JPS62501327A - Method and composition for detecting familial hypercholesterolemia - Google Patents

Method and composition for detecting familial hypercholesterolemia

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JPS62501327A
JPS62501327A JP86500324A JP50032486A JPS62501327A JP S62501327 A JPS62501327 A JP S62501327A JP 86500324 A JP86500324 A JP 86500324A JP 50032486 A JP50032486 A JP 50032486A JP S62501327 A JPS62501327 A JP S62501327A
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ゴールドスタイン、ジヨセフ・エル
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ボ−ド・オブ・リ−ジェンツ、ザ・ユニバ−シティ−・オブ・テキサス・システム
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 家族的高コレステロール血症の検知方法および検知用組成物 本発明は、高コレステロール血症、アテローム硬化症および最終的に心臓疾Φを 発病する遺伝学的疾病素質を診断する際に有用な方法および組成物に関する。更 に詳しくは、本発明は、家族的高コレステロール血症を有すると疑われる人に突 然変異低密度リボ蛋白質(LDL)受容体遺伝子が存在するかを調べる為の有用 なプローブとして役に立つ組換えDNA分子に関連している。[Detailed description of the invention] Method and composition for detecting familial hypercholesterolemia The present invention can reduce hypercholesterolemia, atherosclerosis and ultimately heart disease. The present invention relates to methods and compositions useful in diagnosing genetic disease predisposition. Change Specifically, the present invention provides a method for treating individuals suspected of having familial hypercholesterolemia Useful for determining the presence of a mutant low-density riboprotein (LDL) receptor gene It is associated with recombinant DNA molecules that serve as useful probes.

アメリカ合衆国における全死亡数の半数は、アテローム硬化症に起因している。Half of all deaths in the United States are attributable to atherosclerosis.

アテローム硬化症は、動脈の壁に蓄積したコレステロールが、最終的に血餅が形 成されるまで血液の流れを阻害するかさ高いプラークを形成し、動脈をふさぎ、 心臓発作を引き起こす疾病である。アテローム硬化症性プラークのコレステロー ルは、血流中を循環している低密度リボ蛋白質(L D L)と呼ばれる粒子か ら誘導される。血液中にLDLがより多く存在すると、アテローム硬化症がより 速く発病する。Atherosclerosis is a condition in which cholesterol builds up on the walls of your arteries and eventually forms blood clots. Forms bulky plaques that block blood flow and block arteries until It is a disease that causes heart attacks. Cholesterol in atherosclerotic plaques are particles called low-density riboproteins (LDLs) that circulate in the bloodstream. is induced from The more LDL there is in the blood, the more atherosclerosis develops. Get sick quickly.

疫学的データによると、アメリカ合衆国を含む西側先進工業国に住む人々の半数 以上は、アテローム硬化症を発病する非常に高い危険性にさらしている程のLD L循環水準を有しているという、驚くべき事実が判明した。そのような濃度が一 般的である為、それが「正常」であると考えられているが、明らかに実際には正 常ではない。人々は、加速的にアテローム硬化症および心臓発作に向かう傾向に ある。Epidemiological data show that half of the people living in Western industrialized countries, including the United States, The above is a level of LD that puts them at a very high risk of developing atherosclerosis. A surprising fact has been discovered that it has an L circulation level. If such a concentration is It is considered “normal” because it is so common, but clearly it is not. Not always. People are increasingly prone to atherosclerosis and heart attacks be.

何故多くのアメリカ人についてLDLレベルが危険なほど高いかという点に関す るいくつかの答えが、LDL受容体とよばれる特別な蛋白質の研究から得られて いる。この受容体は、動物細胞の表面から突出している。受容体は、LDL粒子 を結合し、細胞を浸している液体から粒子を抽出する。LDLは細胞に取り込ま れ、破壊されてコレステロールを生成して各細胞の要求を満たす。細胞にコレス テロールを供給すル場合、受容体は、アテローム硬化症を防止するのに重要であ る第二の生理学的機能をはたす。すなわち、受容体は血液流からLDLを除く。Regarding why LDL levels are dangerously high for many Americans Some answers come from research into a special protein called the LDL receptor. There is. This receptor protrudes from the surface of animal cells. The receptor is LDL particle extract the particles from the liquid that binds and bathes the cells. LDL is taken into cells It is destroyed and produces cholesterol to meet the needs of each cell. Corres in cells When supplying terol, receptors are important in preventing atherosclerosis. It serves a second physiological function. That is, the receptor removes LDL from the blood stream.

細胞の表面に存在する受容体の数は、コレステロールに対する細胞の要求により 変化する。要求が少ないと、過剰のコレステロールが蓄積し、細胞はより少ない 数の受容体を作り、低い速度でLDLを取り込む。これにより、細胞は、過剰の コレステロールから守られるが、犠牲も大きい。受容体の数の減少は、循環系か らLDLが除かれる速度を低下させ、LDLの血中濃度が高くなり、アテローム 硬化症が加速される。The number of receptors present on the surface of a cell depends on the cell's demand for cholesterol. Change. With less demand, excess cholesterol accumulates and cells have fewer It produces a large number of receptors and takes up LDL at a low rate. This allows the cells to absorb excess It protects you from cholesterol, but it comes at a high cost. Is the decrease in the number of receptors related to the circulatory system? This decreases the rate at which LDL is removed from the body, increases the blood concentration of LDL, and increases the risk of atherosclerosis. Sclerosis is accelerated.

多くのアメリカ人における高いLDL濃度は、LDL受容体の生産を減少させる 要因の組み合わせに原因していると言われてきた。受容体の中心的役割が認識さ れたので、アテローム硬化症の激しい遺伝学的形態を治療することになり、一般 的な住民におけるアテローム硬化症に対する食事制限の役割に関する論争に光を 投げかけることになった。High LDL concentrations in many Americans reduce production of LDL receptors It has been said that the cause is a combination of factors. The central role of receptors has been recognized This led to the treatment of aggressive genetic forms of atherosclerosis and the general shed light on the controversy regarding the role of dietary restriction on atherosclerosis in the global population. I decided to throw it.

LDLは、油状液がそれぞれ長鎖脂肪酸にエステル結合で結合している約150 0分子の脂肪アルコールコレステロールから成る大きい球状粒子である。コレス テロールエステルのこの核は、リン脂質および非エステル化コレステロール分子 の層の中に包囲されている。リン脂質は、それらの親水性頭部が外側になるよう に配列されており、LDLが血液または細胞間液に溶解するのを可能にしている 。この親水性被覆に埋まっているのは、アポ蛋白質B−100と命名された1つ の大きい蛋白質分子である。LDL consists of approximately 150 oily liquids each linked to a long-chain fatty acid through an ester bond. It is a large spherical particle consisting of 0 molecules of fatty alcohol cholesterol. Coles This core of terol esters contains phospholipids and unesterified cholesterol molecules. is surrounded by layers of Phospholipids are arranged so that their hydrophilic head is on the outside. are arranged in a sequence that allows LDL to dissolve in the blood or intercellular fluid. . Buried in this hydrophilic coating is a protein named apoprotein B-100. is a large protein molecule.

LDL受容体、糖蛋白質(糖鎖が結合されている蛋白質)により認識され結合さ れるのはアポ蛋白質B−100である。受容体は、細胞のプラズマ膜の厚さに広 がり、細胞表面から突出する結合部位を担持している。結合は、LDLカ月0− 9M以下の濃度で存在する場合に起こる。即ち、受容体は、十億個以上の水分子 から1つのLDL粒子を拾い出すことができる。受容体は、アポ蛋白質B−10 0またはアポ蛋白質Eと命名された関連蛋白質を担持しているリボ蛋白質のみを 結合する。Recognized and bound by LDL receptor, glycoprotein (protein to which sugar chains are attached) It is apoprotein B-100. Receptors are spread throughout the thickness of the cell's plasma membrane. It carries a binding site that protrudes from the cell surface. The binding is LDL month 0- Occurs when present at concentrations below 9M. That is, the receptor contains more than a billion water molecules. One LDL particle can be picked up from. The receptor is apoprotein B-10 0 or a related protein named apoprotein E. Join.

1976年、細胞膜が(下にある膜の内表面が蛋白質クラスリン(clathr in)により被覆されている故に)被覆ピットとして知られているクレイターを 形成しようとする特別な領域において、LDL受容体がクラスター化することが 発見された。形成から数分以内に、ピットは細胞内に取り込まれ、表面から切り 離されて、被覆小異と呼ばれる膜境界嚢を形成する。受容体に結合されたLDL は、細胞内に運ばれる。被覆ピットおよび嚢により取り込まれるこの方法に適用 される用語である受容体仲介エンドサイトシスは、細胞が、それぞれ非常に特異 的な受容体を有する多くの大分子を取り込む一般的な機構として認識されている 。In 1976, it was discovered that the cell membrane (the inner surface of the underlying membrane contains the protein clathrin). craters known as coated pits (because they are coated by in) LDL receptors may cluster in the special region that they are trying to form. It's been found. Within minutes of formation, the pits become internalized and cut from the surface. Separated to form a membranous marginal capsule called the capsularis. LDL bound to receptor is transported into the cell. Applicable to this method taken by covered pits and sacs Receptor-mediated endocytosis, a term used to describe It is recognized as a general mechanism for uptake of many large molecules that have specific receptors. .

最終的に、LDLは受容体から分離され、(受容体は細胞表面へ再循環され)、 LDLは、消化酵素が詰まっている嚢であるリソソームへ移送される。酵素の一 部はLDLの被覆を破壊し、コレステロールエステル核を露出させる。他の酵素 は、コレステロールエステルの脂肪酸尾部を切り取り、非エステル化コレステロ ールを遊離さ什、これがリソソームを離れる。全細胞は、新たに合成された表面 膜にコレステロールを組み込む。ある特殊な細胞では、LDLから引き出された コレステロールは、別の役割を持っている。副腎および卵巣では、コレステロー ルはステロイドホルモンコルチソールおよびエストラディオールにそれぞれ変換 され、肝臓では、コレステロールは、腸での消化作用をもつ胆汁酸を生成するよ うに変換される。Eventually, LDL is separated from the receptor (receptor is recycled to the cell surface) and LDL is transported to lysosomes, which are sacs filled with digestive enzymes. enzyme one destroys the covering of LDL and exposes the cholesterol ester core. other enzymes cleaves the fatty acid tail of cholesterol ester to produce non-esterified cholesterol. This releases the molecules, which leave the lysosomes. Whole cells have newly synthesized surfaces Incorporate cholesterol into membranes. In certain specialized cells, LDL is derived from Cholesterol has another role. In the adrenal glands and ovaries, cholesterol is converted into the steroid hormones cortisol and estradiol, respectively. In the liver, cholesterol is used to produce bile acids, which have a digestive effect in the intestines. It is converted to .

アテローム硬化症におけるLDL受容体の中心的役割は、1974年に初めて認 められ、受容体の欠如は、家族的高コレステロール血症(FH)と呼ばれる激し い疾病に原因することが示された。それよりずっと以前、1939年に、ノルウ ェーのオス口・コミユニティ・ホスピタル(Oslo Community H o5pital)のカール・ミュラー(Carl Mullar)は、こ・の病 気は、血中の高コレステロール水準および若年層に心臓発作を引き起こす先天的 代謝異常であると考え、単一の遺伝子により決定される優勢素質として伝達され ると認識した。1960年代に、この病気の2つの型、すなわち異型接合型およ びより激しい同型接合型が報告された。異を接合体は、1つの突然変異遺伝子を 遺伝されており、全く一般的である。多くの人種では、500人当たり約1人で ある。彼等のプラスマLDL水準は、(誕生以前でさえ)正常水準の2倍であり 、35歳になるまでに心臓発作に襲われ始める。心臓発作を患っている60歳以 下の人の内、20人に1人は異型接合性FHである。The central role of the LDL receptor in atherosclerosis was first recognized in 1974. The lack of the receptor causes a severe condition called familial hypercholesterolemia (FH). It has been shown that it causes many diseases. Long before that, in 1939, Noru Oslo Community Hospital Carl Mullar of o5pital was diagnosed with this disease. Qi is a congenital condition that causes high cholesterol levels in the blood and heart attacks in young people. It is considered a metabolic disorder and is transmitted as a dominant predisposition determined by a single gene. I realized that. In the 1960s, two forms of the disease were identified: heterozygous and and more severe homozygosity were reported. A transzygote carries one mutant gene. It is inherited and quite common. In many races, about 1 in 500 people be. Their plasma LDL levels are twice the normal level (even before birth). By the age of 35, he began having heart attacks. People over 60 who have had a heart attack Of these, 1 in 20 people have heterozygous FH.

FH異型接合体の2人が結婚すると(250000組に1組)、子供の4人に1 人は、突然変異遺伝子の2つのコピーを(それぞれ1つを両親それぞれから)遺 伝される可能性がある。そのようなPH同型接合体(100万人に約1人)は、 普通より6倍以上高い循環LDL水準を持ち、2歳から心臓発作を起こすことが あり、20歳までに心臓発作を起こすことはほとんど避けられない。このような 子供は、高いLDL水準以外アテローム硬化症の危険因子を有していないことは 注目すべきである。彼等は正常な血圧を持ち、喫煙せず、グルコースの高血中濃 度を持たない。同型接合性FHは、自然の活発な実験である。それは、明らかに 、高いLDL循環水準とアテローム硬化症の因果関係を示している。If two FH heterozygotes marry (1 in 250,000 couples), 1 in 4 children will be born. A person inherits two copies of the mutant gene (one from each parent). There is a possibility that it will be transmitted. Such PH homozygotes (approximately 1 in 1 million people) Children with circulating LDL levels six times higher than normal are at risk for heart attacks starting at the age of two. Yes, it is almost inevitable that a heart attack will occur before the age of 20. like this Children have no risk factors for atherosclerosis other than high LDL levels. It is noteworthy. They have normal blood pressure, do not smoke, and have high blood levels of glucose. Has no degree. Homozygous FH is a lively experiment of nature. That's obviously , showing a causal relationship between high circulating LDL levels and atherosclerosis.

家族的高コレステロール血症を持つ異型接合体は、へその緒からの血液ブラスマ が2倍から3倍高い濃度でLDL−コレステロールを含んでいるから、しばしば 誕生時に疑うことができる。ブラスマLDLの高い水準は、−生続くが、典型的 には症状は30代または40代まで現れない。最も重要な治療的要件は、早期か つ加速的冠状アテローム硬化症である。心筋梗塞が、30代で男性患者に起こり 始め、40ないし50代で発生率がピークになる。60歳では、約85%が心筋 梗塞を経験している。女性では、心筋梗塞の発生率はやはり増加するが、開始平 均年令は男性に比べて10年遅い。家族的高コレステロール血症の異型接合体は 、心筋梗塞患者の約5%を占めている。Heterozygotes with familial hypercholesterolemia have blood plasma from the umbilical cord. contains 2 to 3 times higher concentrations of LDL-cholesterol, so it is often Can be suspected at birth. High levels of plasma LDL persist throughout life, but are typical Symptoms do not appear until the person's 30s or 40s. The most important therapeutic requirement is early This is accelerated coronary atherosclerosis. Myocardial infarction occurred in a male patient in his 30s. Initially, the incidence peaks in people in their 40s and 50s. At the age of 60, approximately 85% of the heart Have experienced an infarction. In women, the incidence of myocardial infarction also increases, but Their average age is 10 years later than that of men. Heterozygotes for familial hypercholesterolemia are , accounting for approximately 5% of myocardial infarction patients.

鍵黄色腫が、異型接合状態の第2の主要な臨床的兆候である。黄色腫は、アキレ ス社およびひざ、ひじならびに手の甲の周囲の他の社を含む結節腫脹である。そ れは、LDL由来コレステロールエステルが間隙空間に存在する組織マクロファ ージに堆積することにより形成される。マクロファージは、脂質小滴により腫脹 され、フォウル(Joal)細胞を形成する。コレステロールは、まぶたの軟組 織にも堆積し、黄色腫を発生させ、角膜にはリポイド環角膜をもたらす。社黄色 腫は、家族的高コレステロール血症の本質的な兆候であるが、黄色腫およびリポ イド環角膜は、特異的ではない。後二者の異常は、正常なブラスマ脂質レベルの 多くの成人にも生じる。家族的高コレステロール血症における社黄色腫の発生率 は年令と共に増加する。最終的には、異型接合性患者の約75%がこの兆候を示 す。Key xanthomas are the second major clinical manifestation of the heterozygous state. Xanthomas are Achilles Nodular swelling involving the muscles and other muscles around the knees, elbows, and backs of the hands. So This is a tissue macrophage in which LDL-derived cholesterol esters exist in the interstitial spaces. It is formed by depositing on the stage. Macrophages swell with lipid droplets and form joal cells. Cholesterol causes eyelid softness It also deposits in the tissue, causing xanthomas, and a lipoid ring on the cornea. company yellow Xanthomas are an essential sign of familial hypercholesterolemia, but xanthomas and lipomas Ido ring cornea is not specific. The latter two abnormalities are due to normal plasmid lipid levels. It also occurs in many adults. Incidence of xanthomas in familial hypercholesterolemia increases with age. Eventually, approximately 75% of heterozygous patients will show this sign. vinegar.

同型接合性患者は、誕生時から、著しく高いプラスマ中のLDL水準を示す。独 特の型の平面的皮膚黄色腫は、しばしば誕生時に存在し、寿命の最後の6年には 常に現れる。このような皮膚黄色腫は、ひざ、ひじおよび尻の上などのような皮 膚の外傷部分に生じる、盛り上がった黄色のプラーク状病変である。黄色腫は、 はとんど常に、指間組織、特に親指と人差し指との間に存在する。鍵黄色腫、リ ポイド環角膜および黄色腫も、特異的である。冠状動脈アテローム硬化症は、同 型接合体では、しばしば10歳以前に症状が始まり、心筋梗塞は早ければ18箇 月で報告されている。冠状アテローム硬化症に加え、しばしばコレステロールは 、大動脈弁に堆積し、大動脈狭窄症状をもたらす。通常、同型接合体患者は、3 0歳前に心筋梗塞の併発により死亡する。Homozygous patients exhibit significantly higher plasma LDL levels from birth. Germany A particular type of planar skin xanthomas is often present at birth and in the last six years of life. Always appear. This kind of skin xanthomas affects skin areas such as the knees, elbows, and upper buttocks. It is a raised, yellow, plaque-like lesion that occurs on the traumatized area of the skin. Xanthoma is is almost always present in the interdigital tissue, especially between the thumb and index finger. key xanthomas, Poid ring cornea and xanthomas are also specific. Coronary atherosclerosis Symptoms often begin before the age of 10 in zygotes, and myocardial infarction can occur as early as 18 years. reported in months. In addition to coronary atherosclerosis, cholesterol is often , deposits on the aortic valve and causes symptoms of aortic stenosis. Typically, homozygous patients have 3 The patient died before the age of 0 due to complications of myocardial infarction.

多くの母集団において500人に1人は、遺伝子の機能を破壊し、異型接合性家 族的高コレステロール血症症候群を引き起こす突然変異をLDL受容体遺伝子に 有している。これら突然変異遺伝子の多くは、検知しうる受容体を製造すること ができない。他の突然変異遺伝子は、少しの受容体を製造するだけである。さら に他の突然変異遺伝子は、本質的に正常な数であるが、LDLを適切に結合しな い欠陥受容体を製造する。In many populations, 1 in 500 people will have a heterozygous family with disrupted gene function. Mutation in LDL receptor gene that causes familial hypercholesterolemia syndrome have. Many of these mutated genes are unable to produce detectable receptors. I can't. Other mutated genes produce only a few receptors. Sara Other mutated genes have essentially normal numbers but do not bind LDL properly. produce defective receptors.

他の患者では、異常な長さのLDL受容体蛋白質が製造される。ゲル電気泳動に より測定した場合受容体の正常な前駆体は約120000の見掛は分子量を示す が、突然変異遺伝子によりコードされた異常な形の蛋白質は、100000、+ 35000および170000の見掛は分子量の位置に移動することが分かった 。LDL受容体蛋白質に見られるこのような突然変異は、LDL受容体生産に責 任のある遺伝子における欠失または挿入突然変異の結果であろう。先に記述した 突然変異の全ては、LDL受容体の為の遺伝子中または近傍に存在しているよう に忠われる。In other patients, abnormally long LDL receptor proteins are produced. for gel electrophoresis The normal precursor of the receptor exhibits an apparent molecular weight of about 120,000 as measured by However, the abnormally shaped protein encoded by the mutant gene is 100,000,+ The apparent values of 35,000 and 170,000 were found to shift to the molecular weight position. . These mutations found in the LDL receptor protein may be responsible for LDL receptor production. may be the result of a deletion or insertion mutation in the responsible gene. described earlier All of the mutations appear to be in or near the gene for the LDL receptor. be loyal to

従って、突然変異LDL受容体遺伝子を持つ個人を直接見分けることができる手 段があれば、アテローム硬化症および心臓発作をおこす遺伝的疾病素質を持つ個 人を見分ける能力が大きく高められるであろう。もし受容体遺伝子に対する相補 DNA (cDNA)が発見されれば、このような突然変異を確認することがで きるであろう。Therefore, there is no way to directly identify individuals with a mutant LDL receptor gene. If there are steps, individuals with a genetic predisposition to atherosclerosis and heart attacks Your ability to distinguish between people will be greatly improved. If complementary to the receptor gene Once DNA (cDNA) is discovered, such mutations can be confirmed. It will be possible.

第1図は、ヒトLDL受容体のクローニングに使用したcDNAクローニング手 法の模式的表現である。ヒトλh1は、LDL受容体遺伝子の3゛末端に対応す る部分ゲノムクローンである。組換えプラスミドPIO1およびp203は、ヒ トLDL受容体m RN Aの相補体である部分CDNAを含んでいる。プラス ミドpLDLR−2は、plolおよびp203の融合構成であり、ヒトL D  L受容体mRNAについてのほぼ完全な長さのcDNAを含んでいる。括弧の 中の数は、与えられたクローンへのDNAインサートの長さを示している。Figure 1 shows the cDNA cloning procedure used to clone the human LDL receptor. It is a schematic representation of the law. Human λh1 corresponds to the 3′ end of the LDL receptor gene. This is a partial genome clone. Recombinant plasmids PIO1 and p203 are human Contains a partial CDNA that is the complement of the human LDL receptor mRNA. plus Mid-pLDLR-2 is a fusion construct of plol and p203, Contains almost full-length cDNA for L receptor mRNA. in parentheses The numbers inside indicate the length of the DNA insert into the given clone.

第2図は、ヒトL’DL受容体遺伝子についてのほぼ完全な長さのCDNAを含 む組換えプラスミドpLDLR−2の構造的表現である。解読領域(斜線部分) は、ヌクレオチド1〜2580を含んでいる。この融合プラスミドは、p203 (ヌクレオチド1〜323)およびplol(ヌクレオチド324〜5144) のcDNAインサートをHglAl部位を重ねて結合することにより構成された ものである。pLDLR−2中の塗り潰した領域は、複製の起源、16Sおよび 19S供与体および受容体切り継ぎ部位、およびポリアデニル化信号を包含する SV40配列を含むクローニングベクター中の領域を示す。Figure 2 contains nearly complete length cDNA for the human L'DL receptor gene. Figure 2 is a structural representation of the recombinant plasmid pLDLR-2. Decoding area (hatched area) contains nucleotides 1-2580. This fusion plasmid is p203 (nucleotides 1-323) and plol (nucleotides 324-5144) cDNA insert was constructed by joining the HglAl site overlappingly. It is something. The filled regions in pLDLR-2 indicate the origin of replication, 16S and Contains 19S donor and acceptor snip sites and polyadenylation signals The region in the cloning vector containing the SV40 sequence is shown.

第3図は、ヒトLDL受容体mRNAに対応するcDNAのヌクレオチド配列お よび受容体蛋白質の予測されるアミノ酸配列を表す。ヌクレオチドは、5°から 3′への方向に右側に番号が付され、ヌクレオチドlは、イニシエーターメチオ ニンをコード化するATGコドンのAである。負の番号は、5°未翻訳領域を示 す。アミノ酸は、配列の下に番号付けされている。残基lは、成熟蛋白質のN  Hを末端に見られるアラニンである。負の番号は、開裂された信号配列を示す。Figure 3 shows the nucleotide sequence and cDNA corresponding to human LDL receptor mRNA. and the predicted amino acid sequence of the receptor protein. Nucleotides start from 5° Numbered on the right in the direction to 3', nucleotide l is the initiator methion This is the A of the ATG codon that encodes Nin. Negative numbers indicate 5° untranslated regions. vinegar. Amino acids are numbered below the sequence. Residue l is N in the mature protein H is an alanine found at the end. Negative numbers indicate cleaved signal sequences.

信号配列(21残基)および膜スパン配列(22残基)は、1本の実線の下線で 示されている。Signal sequences (21 residues) and membrane span sequences (22 residues) are underlined with one solid line. It is shown.

N−結合炭水化物が結合することができる部位(Asn−X−9erまたはA  5n−X −T hr)は、2重実線の下線で示されている。システィン残基は 、丸で囲っである。〇−結合炭水化物が結合することができるセリンおよびスレ オニンに富んでいる48残基の1範囲は、点線の下線で示されている。cDNA の3゛未翻訳領域中のAlu配列は、囲っである。第1Alu配列に伴う直接反 復は、配列の上の破線矢印で示されている。3°未翻訳領域中の3つの可能なポ リアデニル化信号は、上線および下線により示されている。A site to which an N-linked carbohydrate can be attached (Asn-X-9er or A 5n-X-Thr) is shown with a double solid underline. The cysteine residue is , circled. o - Serines and threads to which binding carbohydrates can bind One range of 48 residues that is rich in onine is indicated by dotted underlining. cDNA The Alu sequence in the 3' untranslated region is boxed. Direct reaction associated with the first Alu arrangement Reductions are indicated by dashed arrows above the array. 3 possible points in the untranslated region The rearenylation signal is indicated by overlining and underlining.

第4図は、LDL受容体蛋白質cDNAの異なる領域から得たDNAプローブを 伴った、通常の人および家族的高コレステロール血症(PH274と命名)の人 のゲノムDNAのXba上制限消化物の分析結果を示す。第4A図は、翻訳領域 の開始および終了をそれぞれ示ずAUGおよびUGAを有して示されているヒト LDL受容体に付いてのmRNAのダイヤグラムである。LDL受容体の遺伝子 地図を作成するのに使用された3′P−標識化cDNAプローブのサイズおよび 位置が、塗り潰した棒で示され、1〜9の番号が付されている。第4B図は、プ ローブl(左)またはプローブ8 (右)により交雑した後の正常(norma +)または変異(Fl−1274)ゲノムDNAのいずれかのサザン・プロット (Southern blot)のオートラジオグラフである。Xbal−制限 フラグメントは、各プロットの右側にA−Dで示されている。分子サイズの標準 は、バクテリオファージDNAのHindlIl開裂により生成させ、各プロッ トの左側に示した。正常人およびPH274においてプローブ2〜9にツムDN Aのサザン・プロット交雑を示す。示した対象人から得た線維芽細胞を培養して 分離したゲノムDNA (5μg)をXbalにより消化し、電気泳動に付し、 ニトロセルロースに移し、3Np−プローブlと交■により開裂して生成した。Figure 4 shows DNA probes obtained from different regions of the LDL receptor protein cDNA. Normal people and people with familial hypercholesterolemia (named PH274) The results of analysis of the Xba upper restriction digest of genomic DNA of . Figure 4A shows the translation region Humans shown with AUG and UGA without indicating the beginning and end of, respectively. 1 is a diagram of mRNA for the LDL receptor. LDL receptor gene The size and size of the 3'P-labeled cDNA probes used to create the map. The positions are indicated by filled bars and numbered 1-9. Figure 4B shows the Normal (norma) after crossing with Lobe 1 (left) or Probe 8 (right) +) or mutant (Fl-1274) genomic DNA. (Southern blot). Xbal-Restrictions Fragments are indicated A-D to the right of each plot. molecular size standard were generated by HindlIl cleavage of bacteriophage DNA, and each shown on the left side of the page. TsumDN in probes 2-9 in normal subjects and PH274 A Southern plot cross of A is shown. By culturing fibroblasts obtained from the indicated subjects. The isolated genomic DNA (5 μg) was digested with Xbal, subjected to electrophoresis, The product was transferred to nitrocellulose and cleaved by interaction with 3Np-probe 1.

第6図は、正常LDL受容体遺伝子およびPH274からの欠失含有遺伝子の3 °末端の制限地図の比較である。下方の目盛りは、ゲノムDNAの長さく単位: キロ塩基)を示す。正常LDL受容体遺伝子の組成は図の一番上に示されている 。エクソン(情報配列)は、塗り潰したセグメントおよび大文字で示されている 。介在配列(IVS)は、塗っていないセグメントおよび小文字で示されている 。IVsのCおよびエクソンのF中のAlu反復配列が示されている。PH27 4中の遺伝子欠失を決定するのに使用した制限酵素認識部位が示されている。Figure 6 shows the normal LDL receptor gene and three deletion-containing genes from PH274. ° Comparison of terminal restriction maps. The lower scale is the length unit of genomic DNA: kilobase). The composition of the normal LDL receptor gene is shown at the top of the figure. . Exons (informational sequences) are indicated by filled segments and uppercase letters. . Intervening sequences (IVS) are indicated with unfilled segments and lowercase letters. . Alu repeats in C of IVs and F of exon are shown. PH27 Restriction enzyme recognition sites used to determine gene deletions in 4 are indicated.

本発明は、ヒト低密度リボ蛋白質(LDL)受容体遺伝子のmRNA配列に対応 するcDNA配列を含む組換えDNA転移ベクターの構成に適した技術を開示す る。加えて、本発明は、ヒトLDL受容体遺伝子または該遺伝子のmRNA転写 のいずれかの種々の部分に対する相補体であるDNAインサートを含む組換えD NA転移ベクターを開示する。The present invention corresponds to the mRNA sequence of the human low-density riboprotein (LDL) receptor gene. Discloses techniques suitable for constructing recombinant DNA transfer vectors containing cDNA sequences for Ru. In addition, the present invention provides the human LDL receptor gene or the mRNA transcription of the gene. Recombinant D containing DNA inserts that are complements to various parts of either A NA transfer vector is disclosed.

本発明により開示された組換えDNA転移ベクターは、本発明の実施に有用であ る為にヒトLDL受容体遺伝子全体を必ずしも含んでいる必要はない。同様に、 組換え転移ベクターは、該遺伝子の全mRNA転写の相補体であるDNAフラグ メントを含む必要はない。組換え転移ベクターは、ヒトLDL受容体遺伝子また は該遺伝子のmRNAのいずれかの相補体であるより小さいサブフラグメントか ら構成されていてよい。The recombinant DNA transfer vector disclosed by the present invention is useful for carrying out the present invention. It is not necessary to necessarily contain the entire human LDL receptor gene. Similarly, The recombinant transfer vector contains a DNA flag that is the complement of the entire mRNA transcript of the gene. There is no need to include ment. The recombinant transfer vector contains the human LDL receptor gene or is a smaller subfragment that is the complement of either of the mRNAs of the gene? It may be configured as follows.

実際、プローブとして遺伝子の異なるサブフラグメントを使用することは、ある FH患者における特定の突然変異を詳らかにする為に必要であろう。必要な全て は、これらフラグメントが、安定な二本鎖またはハイブリッドを形成するのに十 分な長さを持つことである。このようなフラグメントは、安定な二本鎖形成を可 能にするので、「交雑可能」といわれる。一般に、少なくとも14個のヌクレオ チドを持つDNAフラグメントは、安定な二本鎖(すなわち、テトラデカマー) を形成することができる。In fact, the use of different subfragments of genes as probes is This will be necessary to elucidate specific mutations in FH patients. everything you need is sufficient for these fragments to form stable duplexes or hybrids. It is important to have sufficient length. Such fragments allow stable duplex formation. This is why they are said to be ``hybridable.'' Generally at least 14 nucleos DNA fragments with tide are stable duplexes (i.e., tetradecamers) can be formed.

家族的高コレステロール血症(PH)を持つ人は、本発明を利用して、LDL受 容体をコード化する遺伝子中の突然変異の存在を決定することにより、診断され る。組換えcDNAクローンから分離されたDNAは、遺伝子に欠失を持つ家族 的高コレステロール血症の患者を診断する為に用いられてきている。cDNAま たはそのフラグメントは、単一のヌクレオチドの交換(点突然変異)を含む他の 突然変異の診断にもらちろん有用である。People with familial hypercholesterolemia (PH) can use this invention to Diagnosis is made by determining the presence of a mutation in the gene that codes for the condition. Ru. The DNA isolated from the recombinant cDNA clone was isolated from a family member with a deletion in the gene. It has been used to diagnose patients with hypercholesterolemia. cDNA or its fragments contain other mutations containing single nucleotide exchanges (point mutations). Of course, it is useful for diagnosing mutations.

一般に、方法は、突然変異を持つと思われる人の細胞から得たDNAを分断し、 次いでDNAフラグメントを、DNAのある物理化学的性質・たとえばDNAフ ラグメントの分子量または寸法に従ってパターンに分離することから成る。分離 されたDNAは、次ぎに、LDL受容体遺伝子に対応する成分からDNAのフラ グメントを識別する為に標識化LDL受容体DNAにより交雑プローブする。そ れから、患者と思われる人のLDL受容体遺伝子フラグメントのパターンを、正 常な人から得た同様のフラグメントパターンと比較することにより、患者と思わ れる人は変異を示すか否かを決定することができる。もし、患者と思われる人か ら得られたLDL受容体遺伝子フラグメントが、正常なノくターンと比べて違い を示しておれば、遺伝子の変異が検出されたことになる。Generally, the method involves disrupting DNA obtained from cells of a person suspected of carrying the mutation; The DNA fragment is then characterized by certain physicochemical properties of the DNA, e.g. It consists of separating the fragments into patterns according to their molecular weight or size. separation The extracted DNA is then extracted from the component corresponding to the LDL receptor gene. The cross-probing is performed with labeled LDL receptor DNA to identify the target. So From this, the pattern of LDL receptor gene fragments in suspected patients was determined. By comparing with similar fragment patterns obtained from normal people, it is possible to identify patients. A person can determine whether they exhibit the mutation or not. If someone seems to be a patient The LDL receptor gene fragment obtained from If it shows, it means that a genetic mutation has been detected.

DNAを分断するのに特に有用であることが分かった1つの方法は、制限酵素消 化を用いる方法である。しかし、たとえばDNAの化学的開裂を含む他の方法も 、その方法が再現可能にゲノムDNAを同じ分離されたフラグメントに開裂する ならば、使用することができる。One method that has proven particularly useful for cleaving DNA is restriction enzyme digestion. This is a method that uses However, other methods, including, for example, chemical cleavage of DNA , the method reproducibly cleaves genomic DNA into the same isolated fragments. If so, you can use it.

分断されたDNAは、種々の方法を使って、認識可能なパターンに分離すること ができ、その中で最も有用な方法は、分離DNAの異なるサイズを利用するもの である。たとえば、DNAフラグメントは、密度勾配を用いた速度沈降法により 分子量に従って、あるいは排除クロマトグラフィを用いて分子サイズにより分け ることができる。しかしながら、本発明の目的にとって好ましい方法は、アガロ ースまたはポリアクリルアミドゲルマトリックスを用いた電気泳動によりDNA フラグメントを分けることである。Split DNA can be separated into recognizable patterns using various methods. The most useful methods are those that utilize different sizes of isolated DNA. It is. For example, DNA fragments can be isolated by velocity sedimentation using a density gradient. Separate according to molecular weight or by molecular size using exclusion chromatography can be done. However, the preferred method for the purposes of the present invention is to DNA is separated by electrophoresis using a polyacrylamide gel matrix or a polyacrylamide gel matrix. It is to separate the fragments.

クローン化LDL受容体DNAは、便利には、交雑およびオートラジオグラフィ 後に対応するゲノムLDL受容体D N Aフラグメントを容易に可視化するこ とができる放射性ヌクレイドにより標識することができる。たとえば重同位体を 含めて他の標識方法も可能であるが、対応するゲノム配列を同定する手段として は実際には面倒であろう。Cloned LDL receptor DNA is conveniently obtained by hybridization and autoradiography. Afterwards, the corresponding genomic LDL receptor DNA fragment can be easily visualized. It can be labeled with a radioactive nucleotide that can be used. For example, heavy isotopes Although other labeling methods are possible, including would actually be a hassle.

クローン化DNAフラグメントの使用に加え、本発明で開示されたcDNAの部 分に対応する化学的合成オリゴヌクレオチドを用いても原則として診断を行うこ とができる。LDL受容体遺伝子に単一の塩基置換を持つ人から得たゲノムDN Aは、正常な人からのDNAに比べて、そのようなオリゴヌクレオチドと弱く交 雑する。そのような弱くなった交雑は、従って、異型接合形および同型接合形の 両方でFHを持つ多くの患者の診断方法となる。In addition to the use of cloned DNA fragments, portions of the cDNA disclosed in this invention may also be used. In principle, diagnosis can also be performed using chemically synthesized oligonucleotides corresponding to I can do it. Genomic DNA obtained from a person with a single base substitution in the LDL receptor gene A interacts weakly with such oligonucleotides compared to DNA from a normal person. It's complicated. Such weakened crosses therefore result in heterozygous and homozygous Both are diagnostic methods for many patients with FH.

低密度リボ蛋白質(L D L)受容体は、ヒトおよび動物においてコレステロ ールの代謝で中心的な役割を果たしている細胞表面蛋白質である。Low-density riboprotein (LDL) receptors regulate cholesterol in humans and animals. It is a cell surface protein that plays a central role in the metabolism of alcohol.

エンドサイト−シスの過程において、LDL受容体は、血清コレステロールを結 合し、細胞代謝で利用できるようにする責任を有している。これは、受容体/コ レステロール複合体の取り込みにより可能にされ、その後、取り込まれた複合体 の異化によりコレステロールが遊離される。During the process of endocytosis, LDL receptors bind serum cholesterol. It is responsible for making it available for cell metabolism. This is the receptor/co Enabled by the uptake of the Lsterol complex, and then the incorporated complex Cholesterol is liberated through catabolism.

遊離コレステロールは、フィードバック機構を介して、LDL受容体の合成速度 を調節する。副腎皮質および卵巣黄体のようなある種のステロイド生合成組織に おけるコレステロール要求の増加は、LDL受容体の数の増加により満足される 。LDL受容体の第1に顕著な特性は、その構造および機能に影響を与えている 突然変異が最もよく現れるヒトの遺伝子的疾病の1つである家族的高コレステロ ール血症を引き起こしていることである。Free cholesterol influences the rate of LDL receptor synthesis through a feedback mechanism. Adjust. in certain steroid biosynthetic tissues such as the adrenal cortex and the ovarian corpus luteum. The increased cholesterol requirement in the human body is met by an increased number of LDL receptors. . The first notable property of the LDL receptor influences its structure and function. Familial hypercholesterolemia, one of the most commonly mutated human genetic diseases This is because it is causing blood cellemia.

組換えDNA技術は、FHを持つと考えられる個人における突然変異の存在を検 出する為の1つの方法を提供する。精製ヒトLDL受容体遺伝子、またはその交 雑可能なサブフラグメントから成るプローブを用いることにより、特定の個人の LDL受容体遺伝子に存在する異常を発見することができ、次いで、その個人は 、F)(の症状に向けられた他の種類の治療を受けることができる。すなわち、 PH患者が本発明により開示された方法によって見い出されたなら、患者は、食 事制限、医薬投与および手術を含む、患者のコレステロール循環水準を低下させ ることを目的とした治療の対象となすことができる。加えて、PH患者のLDL 受容体遺伝子の遺伝子構造に関する知識は、体細胞置換または修飾を含め、この 病気に対する画期的な治療方法を最終的にはもたらすであろう。Recombinant DNA technology can be used to detect the presence of mutations in individuals thought to have FH. We offer one way to do so. Purified human LDL receptor gene or its hybrid By using probes made up of potentially heterogeneous subfragments, Abnormalities present in the LDL receptor gene can then be discovered, and the individual then , F) may receive other types of treatment directed at the symptoms of (i.e. If a PH patient is found by the method disclosed by the present invention, the patient should lowering a patient's circulating cholesterol levels, including physical limitations, medications, and surgery. It can be treated as a target for treatment. In addition, LDL in PH patients Knowledge of the genetic structure of the receptor gene, including somatic substitutions or modifications, This will ultimately lead to breakthrough treatments for the disease.

FH患者に存在する遺伝子異常を推定し、確認する場合の第1のステップは、遺 伝子工学の手法を用いて、正常および異常LDL受容体遺伝子を研究することが できる適切なプローブの開発である。ヒトLDL受容体遺伝子の構造を研究する 為の最も理想的な遺伝子学的プローブは、すローン化ヒトLDL受容体遺伝子ま たは受容体mRNAの為に調製されたcDNAである。しかしながら、この問題 に直接当たるには、あるヒトの原料体からプローブを分離する必要があるという 困難さがある。この原料体は、好ましくは、受容体およびそのmRNAが非常に 多く存在している副腎または卵巣であろう。この手法は、十分なmで適切なヒト 組織を得ることが困難であるという点で、幾分実際的ではない。本発明は、LD L受容体cDNAを生原料からクローン化し、クローン牝牛LDL受容体cDN Aを遺伝子ライブラリからヒト遺伝子の部分を分離するのに用いるという思いが けない手法を記載する。ヒト遺伝子の部分は、次いで、はぼ完全な長さのヒトc DNAクローンを分離するのに用いられる。この手法は、交雑用プローブとして 用いられた手配列がヒトLDし受容体遺伝子を正しくプローブすることは、ヒト c D N Aがクローン化されて配列決定されるまでは明らかでないというこ とから、思いがけないものである。振り返って見れば、牛とヒト遺伝子との間の 相同性は、本明細書で詳説するクローニングアプローチを可能にするのに十分で あった。The first step in estimating and confirming the genetic abnormalities present in FH patients is to Genetic engineering techniques can be used to study normal and abnormal LDL receptor genes. development of appropriate probes that can be used. Studying the structure of the human LDL receptor gene The most ideal genetic probe for this purpose would be the cloned human LDL receptor gene or or cDNA prepared for receptor mRNA. However, this problem In order to directly address the problem, it is said that it is necessary to separate the probe from a certain human source material. There are difficulties. This raw material preferably contains the receptor and its mRNA. Probably the adrenal glands or ovaries, which are present in large numbers. This technique is suitable for a suitable human with sufficient m. It is somewhat impractical in that tissue is difficult to obtain. The present invention L receptor cDNA was cloned from raw materials, and cloned female LDL receptor cDNA The idea was to use A to separate human gene parts from a gene library. Describe the methods to avoid this. The portion of the human gene is then converted into a nearly full-length human c Used to isolate DNA clones. This technique can be used as a hybridization probe. The sequence used correctly probes the human LD receptor gene. c.D.N.A. is not clear until it is cloned and sequenced. That's something unexpected. Looking back, we can see that the difference between cow and human genes. Homology is sufficient to enable the cloning approach detailed herein. there were.

ヒトLDL受容体mRNAの複製を有しているヒト組換えDNAクローンの分離 が、L D L受容体遺伝子突然変異を検出することができる分析の開発を促進 した。この分析の有用性を説明する為に、家族的高コレステロール血症を患って いる患者(以下、PH274と記す。)の症例研究が行なわれた。ここに記載し た症例研究は、患者の特定の遺伝子欠陥の構造に付いて非常に詳細にわたってい るが、そのような測定が診断方法として必要であることを本発明は意図している のではない。しかしながら、この内容は、本発明により利用可能になったこれら 遺伝子技術の能力を示す為にここに含まれているのである。更に、これら技術は 、LDL受容体遺伝子における他の多くの欠陥を診断する手段を提供する。Isolation of human recombinant DNA clones carrying a copy of human LDL receptor mRNA has facilitated the development of assays that can detect LDL receptor gene mutations. did. To illustrate the usefulness of this analysis, a sample of patients with familial hypercholesterolemia A case study was conducted on a patient (hereinafter referred to as PH274). write it here case studies provide detailed information about the makeup of a patient's specific genetic defect. However, the present invention contemplates that such measurements are necessary as a diagnostic method. It's not. However, this content does not reflect those made available by the present invention. It is included here to demonstrate the power of genetic technology. Furthermore, these technologies , provides a means to diagnose many other defects in the LDL receptor gene.

すなわち、本発明は、LDL受容体遺伝子における遺伝子欠陥の存在を発見する のみならず、さらに特定の遺伝子欠陥を非常に詳しく列挙することができる方法 を提供する。That is, the present invention discovers the existence of a genetic defect in the LDL receptor gene. Not only that, but also a method that can enumerate specific genetic defects in great detail. I will provide a.

本発明者らは、これら技術は、LDL受容体遺伝子における遺伝子欠陥の存在に 関して人口を全体としてスクリーニングする方法を提供するものと考えている。The inventors believe that these techniques address the presence of genetic defects in the LDL receptor gene. We believe this will provide a way to screen the population as a whole.

ここに詳述するスクリーニング方法により患者が発見されれば、次ぎには突然変 異LDL受容体遺伝子により示された特定の異常を更に詳細に研究することがで きる。従って、本出願人は、本発明は、重大で一般的なヒト遺伝子障害である、 家族的高コレステロール血症を引き起こす遺伝子現象の一層の理解をもたらすも のと考えている。Once a patient is detected using the screening methods detailed here, the next step is to detect sudden changes. Specific abnormalities exhibited by different LDL receptor genes can be studied in more detail. Wear. Accordingly, Applicant has disclosed that the present invention relates to a significant and common human genetic disorder. It also provides a better understanding of the genetic phenomena that cause familial hypercholesterolemia. I think that.

実施例1 牛LDL受容体遺伝子cDNAのクローニング牛LDL受容体遺伝子cDNAク ローン(以下、pLDLR−1と記す。Example 1 Cloning of bovine LDL receptor gene cDNA Cloning of bovine LDL receptor gene cDNA loan (hereinafter referred to as pLDLR-1).

)は、ポリソーム免疫精製およびオリゴヌクレオチド交雑により単離した。一般 に、方法は5つの段階を通して進行した。これら段階は、(1)中受容体蛋白質 の分離、(2)牛LDL受容体蛋白質と反応可能なポリクロナール抗体の製造、 (3)生麦容体mRNAの翻訳に能動的に関与する牛ポリソームの特定免疫沈降 、それに続く沈降ポリソームから分離された受容体mRNAの富化、(4)富化 mRNAからのcDNAクローンバンクの調製、(5)牛LDL受容体cDNA インサートを持つ代表的クローンを分離する為のcDNAクローンバンクのスク リーニング。これら段階を以下に詳述する。) were isolated by polysome immunopurification and oligonucleotide hybridization. general , the method progressed through five stages. These steps are: (1) medial receptor protein; (2) production of polyclonal antibodies capable of reacting with bovine LDL receptor protein; (3) Specific immunoprecipitation of bovine polysomes actively involved in the translation of Namamugi mRNA , followed by enrichment of receptor mRNA isolated from precipitated polysomes, (4) enrichment Preparation of cDNA clone bank from mRNA, (5) Bovine LDL receptor cDNA cDNA clone bank screening to isolate representative clones with inserts. Leaning. These stages are detailed below.

生麦容体の分離とポリクロナール抗体の製造シュナイダー(S chneide r)ら、ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー(J、 Biol、  Chern、 )、257: 2664−2673(1982)の記載に従っ て、半開腎皮質から、均質なLDL受容体蛋白質を分離した。半開前LDL受容 体に対するポリクロナール抗体は、ラビット中で発生させ、トレスハウグ(T  ol leshaug)ら、セル(Cell)、30: 715−724 (1 982)の記載に従って、スタフィロコッカス蛋白質A−セファロース上で精製 した。この抗体および対応する非免疫ラビットIgGは、ポリソームまたはしょ 糖の勾配の沈降挙動を変化させ得ないことから示されるように粗リボヌクレアー ゼ汚染物を含んでいなかった。Separation of raw barley and production of polyclonal antibodies Schneide r) et al., Journal of Biological Chemistry (J, Biol, Chern, ), 257: 2664-2673 (1982). Then, homogeneous LDL receptor protein was isolated from the semi-open kidney cortex. Half-open LDL reception Polyclonal antibodies against T. Cell, 30: 715-724 (1 Staphylococcal protein A-purified on Sepharose as described in 982) did. This antibody and the corresponding non-immune rabbit IgG can be used in polysomes or Crude ribonuclease as shown by its inability to change the sedimentation behavior of sugar gradients. It did not contain any contaminants.

牛LDL受容体mRNAのポリソーム免疫沈降LDL受容体に付いてのmRNA を富化したポリソームを次のようにして調製した。生組織を液体窒素に浸けて、 5分以内で殺した。副腎をワーニング(Warning)ブレンダーにより液体 窒素中で粉砕し、ポリソーム分離を行うまで、−70℃で貯蔵した。Polysome immunoprecipitation of bovine LDL receptor mRNA mRNA for LDL receptor Polysomes enriched with Immerse living tissue in liquid nitrogen, Killed it within 5 minutes. Liquidize the adrenal glands using a Warning blender. It was ground in nitrogen and stored at -70°C until polysome isolation.

粉砕副腎10gを、ブリックマン・ポリトロン(Brickman Po1yt ron)により、25mMトリス塩酸42m12(pH7、5、NaCg25m M、MgC(!t5mM、トリトン(Triton) X −1002%(v/ v)、ヘパリン0.3mg/m(!、トリコデルミン(trichodermi n) 1 ug/mQ、フェニルメチルスルホニルフルオリドロ0μg/mの中 で均質化した。バルミタ−(P almiter) 、バイオケミストリー(B  iochemistry)、13: 3606−3615 (1974)の記 載に従って、MgC(b沈澱により、均質物からポリソームを分離し、−70℃ で貯蔵した。副腎粉末1g当たりポリソーム25A、。単位を得た。10 g of crushed adrenal glands was added to a Brickman Polytron. 25mM Tris-HCl (pH 7.5, 25mM NaCg) M, MgC (!t5mM, Triton)-1002% (v/ v), heparin 0.3 mg/m (!, trichodermin n) 1 ug/mQ, phenylmethylsulfonyl fluoride in 0 μg/m It was homogenized with Balmiter (P almiter), biochemistry (B iochemistry), 13: 3606-3615 (1974). Polysomes were separated from the homogenate by MgC (b) precipitation and incubated at -70 °C. It was stored in Polysome 25A per gram of adrenal powder. I got credit.

しょ糖の直線的勾配上で、A2B。物質の約70%がポリソームとして沈降した 。残余の吸収物は、80Sモノソーム中に存在した。ポリソーム(100oAf @O単位)は、20000 xgで10分間遠心して澄まし、25mMトリス塩 酸(pH7,5、NaCQl 50mM、MgC(2℃5mM。A2B on a linear gradient of sucrose. Approximately 70% of the material precipitated as polysomes . The remaining absorbent was present in 80S monosomes. Polysome (100oAf @O units) was clarified by centrifugation at 20,000 xg for 10 minutes, and added with 25mM Tris salt. Acid (pH 7.5, NaCQl 50mM, MgC (2°C 5mM).

ノニデット(Nonidet) P −400、1%、ヘパリン0、2 mg/ mQ、 )リコデルミンlμg/mQ)を含む緩衝液中で15A2s。/111 12に希釈し、抗受容体1gGまたは非免疫IgG6.25mgと共に、撹拌し ながら4℃で1時間培養した。Nonidet P-400, 1%, heparin 0, 2 mg/ mQ, ) 15A2s in a buffer containing lycodermin lμg/mQ). /111 12 and stirred with 6.25 mg of anti-receptor 1gG or non-immune IgG. The cells were cultured for 1 hour at 4°C.

次いで、ポリソーム/抗体スラリーを、上記希釈用緩衝液を8〜10mQ/時間 の流速で流して平衡にした蛋白質A−セファロースのカラム(0,7x13cm )に2回通した。カラムを希釈用緩衝液120mCで一夜洗浄した。結合したポ リソームを、25n+Mトリス塩酸(pH7,5,20mM EDTA)20m 12により最大流速で溶離した。溶離画分を65°Cで5分間加熱し、0.5M NaC(!および0.2%NaDodSOaに加え、24℃に冷却し、10mM トリス塩酸(pH7、5,0,5MNaCので平衡にしたオリゴ(dT)−セル ロースカラム(0,8x2.3cm)に通した。Next, the polysome/antibody slurry was diluted with the above dilution buffer at 8 to 10 mQ/hour. A column of protein A-Sepharose (0.7 x 13 cm) equilibrated at a flow rate of ) twice. The column was washed overnight with 120 mC dilution buffer. Combined port Lysomes were treated with 25n+M Tris-HCl (pH 7, 5, 20mM EDTA) in 20m 12 at maximum flow rate. The eluted fractions were heated at 65°C for 5 min and the 0.5M Added NaC (! and 0.2% NaDodSOa, cooled to 24 °C, 10 mM Oligo(dT)-cell equilibrated with Tris-HCl (pH 7, 5,0,5M NaC) Passed through a loin column (0.8 x 2.3 cm).

カラムをこの緩衝液20+nf2で洗浄し、ポリ(A)” RNAをIOmM) リス塩酸(pH7,5)5meで溶離した。イーストキャリアtRNA (50 μg)を加え、Na0AcおよびエタノールによりRNAを2回沈澱させた。こ の免疫精製したポリ(A)′″RNAを、水20μgに再v、潤し、−70℃で 貯蔵した。Wash the column with this buffer 20+nf2 and remove poly(A)'' RNA (IOmM). Elution was performed with 5me of lithium hydrochloric acid (pH 7,5). East carrier tRNA (50 μg) was added and the RNA was precipitated twice with Na0Ac and ethanol. child The immunopurified poly(A)'' RNA was rehydrated in 20 μg of water and incubated at -70°C. Stored.

免疫選択ポリ(A)” RNAを、LDL受容体mRNAの存在に付いて、網状 赤血球リゼイト系中でのイン・ビトロ翻訳により測定した。リゼイト系を以下に 説明する。Immuno-selected poly(A)” RNA was added to the reticular array in response to the presence of LDL receptor mRNA. Measured by in vitro translation in a red blood cell lysate system. The lysate type is below explain.

ボ1バA)”mRNAを、2、5 mM CH3T(go Hと共に、4℃で1 0分間培養し、次いでペルハム(p elham)およびジャクマン(J ac kson)、ヨーロピアン・ジャーナル・オブ・バイオケミストリー(Eur、  J。Bo1baA)"mRNA was incubated with 2.5mM CH3T (goH) at 4°C. incubate for 0 min, then incubate with Pelham and Jacman. kson), European Journal of Biochemistry (Eur, J.

Biochem、 ) 、67: 247−256 (1970)の記載に従っ て調製して80mM KOAcS 1mM Mg(OAc)t、19アミノ酸( メチオニンを除く)各16μMおよび[35s]メチオニン0.2iCi (I  C1=3゜7 x 1010Bq)で補足したラビット網状赤血球リゼイト中 で翻訳した。Biochem, ), 67: 247-256 (1970). 80mM KOAcS, 1mM Mg(OAc)t, 19 amino acids ( 16 μM each (excluding methionine) and 0.2 iCi of [35s]methionine (I In rabbit reticulocyte lysate supplemented with C1 = 3゜7 x 1010Bq) Translated by .

翻訳反応におけるC H、Hg OHの最終濃度は、0、3 mMであった。翻 訳生産物を、NaDodSO4/ポリアクリルアミド7%ゲルを用いた電気泳動 により分析した。The final concentrations of CH and HgOH in the translation reaction were 0.3 mM. translation The translated products were subjected to electrophoresis using a NaDodSO4/polyacrylamide 7% gel. Analyzed by.

NaDodSO+ゲル電気泳動および合成産物の蛍光写真法により決定したとこ ろ、全副腎ポリ(A)” RNAは、多くの蛋白質の合成に向けられていた。免 疫精製ポリソームから誘導されたポリ(A)”RNAは、ある種の蛋白質バンド 数種と1つの明らかな追加:約120000のMrで移動した蛋白質の合成に向 けられていた。°この蛋白質は、非免疫IgGによりポリソームから選択された ポリ(A)” RNAの翻訳後は、証明できかった。ハムスターおよびラビット から’L D L受容体を生合成する研究により、受容体は見掛け120000 Mr前駆体(ここで、Mrは、ダルトン単位の分子量を表す。)として最初作ら れ、これが、細胞表面への移送中の一連の翻訳後グリコジル化を受け、その結果 、160000の見掛けMrを持つ成熟蛋白質となる。従って、免疫選択ポリ( A)“RNAの翻訳後に見られる富化蛋白質のサイズは、LDL受容体前駆体の サイズと一致していた。As determined by NaDodSO+ gel electrophoresis and fluorography of the synthesized product. The total adrenal poly(A) RNA was directed toward the synthesis of many proteins. Poly(A)” RNA derived from purified polysomes has a certain protein band. Several species and one obvious addition: towards the synthesis of proteins transferred with Mr of about 120,000. I was being kicked. ° This protein was selected from polysomes by non-immune IgG After translating poly(A)” RNA, it could not be proven. Hamsters and rabbits Research into the biosynthesis of 'LDL receptors from Initially created as Mr precursor (where Mr represents the molecular weight in Daltons) This undergoes a series of post-translational glycosylation during transport to the cell surface, resulting in , resulting in a mature protein with an apparent Mr of 160,000. Therefore, the immunoselected poly( A) “The size of enriched proteins seen after translation of RNA is similar to that of the LDL receptor precursor. It matched the size.

牛cDNAクローンバンクの調製およびスクリーニングオカヤマ(Okayam a)およびベルブ(Berg) 、モレキュラー・アンド・セルラー・バイオロ ジー(Mo1. Ce11. Biol、 ) 、2 : I 61−170  (1982)の方法によりポリソームの2000AfIl。単位から誘導された ポリ(A)” RNAからcDNAライブラリを構築するため、免疫選択ポリ( A)= RNAを用いた。ライフ・サイエンス(L 1reS cience) お上びP−Lバイオケミカルズ(B iochemicals)から入手した酵 素を使用するクローン反応では、dT−ティル化ベクタープライマー1.4μg およびdG−テイル化リンカ−0,52pmolを使用した。Preparation and Screening of a Bovine cDNA Clone Bank a) and Berg, Molecular and Cellular Biolo Zee (Mo1. Ce11. Biol, ), 2: I 61-170 (1982) in polysomes. derived from unit To construct a cDNA library from poly(A)" RNA, immunoselected poly(A)" A) = RNA was used. Life science (L1reS science) Yeast obtained from Ohamibi P-L Biochemicals For cloning reactions using primer, 1.4 μg of dT-tiled vector primer and 0.52 pmol of dG-tailed linker were used.

マニアナイス(Maniatis)ら、モレキュラー・クローニング(Mole cular Cloning) [コールド・スプリングス+ハーバ−・ライブ ラリー、コールド・スプリング+ハーバ−(Cold Springs Har borLibrary、 Co1d Spring Harbor)、ニューヨ ーク] 250頁に記載されたC a CQ tショック法により、ニジエリチ ア・コリ(Escherichia coli)RRIをアンピシリン耐性に転 換する為、cDNAライブラリーの一部ヲ使用した。コロニーをニトロセルロー スフィルター上へ高密度で接種し、交雑の為に2つのレプリカフィルターを調製 した(マニアナイスら、上掲書316頁)。非特異的バックグラウンドを減少さ せる為に、焼いたフィルターを、50IIIMトリス塩酸(pH8,1mM E DTA、IMNaCQ、0.1%NaDodSO−)中、37℃または42℃で 一夜洗浄し、4 X5SC(1xSSC=0.15M NaCl2/15mMク エン酸ナトリウム)、IOXデンハート(D enhardt)溶液(IX=0 .02%ポリビニルピロリドン10.02%牛血清アルブミン10.02%フィ コール(Ficoll) ) (マニアナイス、上掲書327頁)中、65℃で 3時間培養し、音波処理し、ニジエリチア・コリDNAを1000μg/m(! で変性した。Maniatis et al., Molecular Cloning cular Cloning) [Cold Springs + Harbor Live Larry, Cold Springs + Harbour. borLibrary, Co1d Spring Harbor), Newyo By the Ca CQ t-shock method described on page 250, Converting Escherichia coli RRI to ampicillin resistance A part of the cDNA library was used for the conversion. Nitrocellulose colonies inoculate at high density onto the filter and prepare two replica filters for hybridization. (Maniais et al., supra, p. 316). Reduces non-specific background In order to DTA, IMNaCQ, 0.1% NaDodSO-) at 37°C or 42°C. Wash overnight and add 4×5SC (1×SSC=0.15M NaCl2/15mM NaCl2/15mM solution). Sodium enoate), IOX Denhardt solution (IX=0 .. 02% polyvinylpyrrolidone 10.02% bovine serum albumin 10.02% Ficoll) (Mania Nice, supra, p. 327) at 65°C. Incubate for 3 hours, sonicate, and incubate N. coli DNA at 1000 μg/m (! It was denatured.

交雑は、下記のようにして調製した3tp 5°−末端標識化オリゴヌクレオチ ド混合物(lpmol/mQにおいて6 x l 06cpm/ pmol)を 含む後者の溶液中で、−夜行なった。所定のオリゴヌクレオチドプローブに付い ての交雑温度は、経験式:tm=2℃X(dA dT bpの数)+4℃X(d GdCbp)の数(ここでbpは塩基対を意味する。)から計算される最低溶融 温度Lmに対応していた。フィルターを、JXSSC中、交雑温度において、1 回30分間で、3回洗浄し、室温で乾燥し、オートラジオグラフィに付した。陽 性クローンをマスタープレートから取り上げ、数回のスクリーニングにより精製 した。Hybridization was performed using 3tp 5°-end labeled oligonucleotides prepared as follows. mixture (6 x l 06 cpm/pmol in lpmol/mQ) - overnight in a solution of the latter. attached to a given oligonucleotide probe. The crossbreeding temperature for each is determined by the empirical formula: tm = 2°C x (dA dT number of bp) + 4°C x (d GdCbp) (where bp means base pair) It corresponded to the temperature Lm. Filters were incubated in JXSSC at hybridization temperature for 1 The cells were washed three times for 30 minutes, dried at room temperature, and subjected to autoradiography. Yang Sexual clones were picked from the master plate and purified through several rounds of screening. did.

詳述したスクリーニング手順において使用した交雑プローブは、LDL受容体蛋 白質のペプチドサブフラグメントから得た配列情報に基づいて次のようにして調 製した。The hybridization probes used in the detailed screening procedure were LDL receptor protein Based on sequence information obtained from white matter peptide subfragments, Manufactured.

精製LDL受容体を、CNBrにより消化し、内部CNBrフラグメントを、高 圧液体クロマトグラフィ (HP L C’)により分離し、その部分アミノ酸 配列を、自動化エドマン(E dman)減成により決定した。CNBrフラグ メントを、減少され[3H]カルボキシメチル化された受容体(1,6および1 .8mgの蛋白質)の2種の異なる調製物から発生させ、ブラウンリー(B r ownlee) [サンタ・クララ(Santa C1ara)、カリフォルニ ア]RP300カラムを用いた逆相HPLCにより分画した。ここに記載したC NBrペプチドを、0.25Mクアドロール(Q uadrol)プログラムお よび非蛋白質キャリアポリブレン(P olybrene)を用いた自動化ベッ クマン(Beckman) 890 G配列決定機により2回の別の分離処理に 付した。CNBrペプチドのNH,−末端残基の収量は、2回の処理について、 400および1100μmolであった。[3H]システインのフェニルチオヒ ダントインの回収量に基づいて計算した反復収率は、平均91%であった。Purified LDL receptor was digested with CNBr and the internal CNBr fragment was Separated by pressure liquid chromatography (HPLC'), its partial amino acids Sequences were determined by automated Edman degradation. CNBr flag ment to reduced [3H]carboxymethylated receptors (1,6 and 1 .. Brownlee (B r ownlee) [Santa Clara, California a] Fractionation was performed by reverse phase HPLC using an RP300 column. C listed here NBr peptide was added to the 0.25M Quadrol program or Automated bed using polybrene and non-protein carrier polybrene Two separate separations were performed using a Beckman 890G sequencer. Attached. The yields of NH,-terminal residues of CNBr peptides were as follows for two treatments: They were 400 and 1100 μmol. [3H]Cysteine phenylthiohyl Repetitive yields calculated based on the amount of Dantoin recovered averaged 91%.

このCNBrフラグメントの2つの隣接領域中のアミノ酸の配列を特定する全て の可能なコドンに対応した合成オリゴヌクレオチドプローブの2つの種を合成し た。第1表でAと示されているオリゴヌクレオチド(7)1−)(7)種は、( Met)−Ala−Glu−Asn−Leuとコード化される32テトラデカマ ーから成る。この配列のアミノ末端にメチオニン残基が存在することは、ペプチ ドがCNBr消化により発生される事実から推測された。第1表でBおよびB* と示されているテトラデカマーの第2の種は、Pro−Glu−(Asp) − 11e−Vatとコード化される。この配列におけるAsp残基の帰属は、2回 の配列決定処理中1回のみでこれが認められたので、暫定的である。B/I3” オリゴヌクレオチド種は、Pro残基を特定するのに使われたコドンがことなっ ているだけ(BではCCT。All that specify the sequence of amino acids in the two flanking regions of this CNBr fragment synthesized two species of synthetic oligonucleotide probes corresponding to the possible codons of Ta. The oligonucleotide (7) 1-) (7) species designated as A in Table 1 is ( 32 tetradecama coded as Met)-Ala-Glu-Asn-Leu Consists of - The presence of a methionine residue at the amino terminus of this sequence indicates that the peptide This was inferred from the fact that CNBr is generated by CNBr digestion. B and B* in Table 1 A second species of tetradecamer, designated Pro-Glu-(Asp)- Coded 11e-Vat. The Asp residue in this sequence has been assigned twice. This is tentative as this was observed only once during the sequencing process. B/I3” The oligonucleotide species differ in the codon used to specify the Pro residue. (CCT in B.

B*ではCCo)のそれぞれ24のメンバのサブ種として合成された48メンバ から全体として構成されている。In B*, 48 members synthesized as subspecies of each 24 members of CCo) It is composed as a whole.

第1表 CNBrペプチド配列およびオリゴヌクレオチド合成Met Ala Glu  Asn Leu Leu Ser Pro Glu (Asp ) I le  ValCCC T A (、CT A CT ATGGCGA AA T CCGA GA AT GTA G TT A G  T A 30の交雑陽性cDNAクローンが、オリゴヌクレオチド種Bを用いた上記cD NAライブラリのスクリーニングにより確認された。これらクローンを、サブ種 BまたはB*により別個にプローブすると、16のクローンは、オリゴヌクレオ チド混合物Bと強く交雑したが、B*とは交雑しなかった。30クローンの内1 2は、混合物B*につぃてのみ陽性であった。これら28の陽性クローンを、次 いで、オリゴヌクレオチド混合物Aによりスクリーニングし、共に後のグループ の12から得られた2つのプラスミドは、このプローブと交雑した。これら2つ のクローンは、受容体についてのcDNAを含んでいるものと考えられたので、 以後の研究の為に選択した。Table 1 CNBr peptide sequence and oligonucleotide synthesis Met Ala Glu Asn Leu Leu Ser Pro Glu (Asp) I le ValCCC TA (, CT A CT ATGGCGA AA T CCGA GA AT GTA G TT A G  T A Thirty cross-positive cDNA clones were tested using oligonucleotide species B. Confirmed by screening of NA library. These clones can be subspecies When probed separately with B or B*, 16 clones It hybridized strongly with Tid mixture B, but not with B*. 1 out of 30 clones 2 was positive only for mixture B*. These 28 positive clones were and screened with oligonucleotide mixture A, and both later groups Two plasmids obtained from No. 12 were hybridized with this probe. these two The clone was thought to contain the cDNA for the receptor, so selected for future research.

B*およびAオリゴヌクレオヂドプローブの両方と交雑した2つのクローンから のプラスミドDNAを、制限エンドヌクレアーゼ地図化操作に付したところ、結 果は、これら2つのクローンは同一であることを示した。従って、これらクロー ンは、代表的な牛LDL受容体cDNAクローンであると見なされた。pLDL R−1と命名したこれらクローンの一方を、それが真のLDL受容体クローンを 代表しているかを確認する為に選択した。From two clones crossed with both B* and A oligonucleotide probes. When this plasmid DNA was subjected to restriction endonuclease mapping, results were obtained. The results showed that these two clones were identical. Therefore, these clones This clone was considered to be a representative bovine LDL receptor cDNA clone. pLDL One of these clones, designated R-1, was identified as a true LDL receptor clone. I chose it to make sure it was representative.

pLDLR−1の同一性を確認する為、全ポリ(A)= RNAを、半開腎およ び肝臓から抽出し、ニック−翻訳52P−標識化プラスミドをプローブとして用 いたプロット試験により分析した。RNAプロット試験は、以下のように行なわ れた。組織または細胞をグアニジニウムチオンアネートにより処理する(マニア ナイス、上掲書196頁)ことにより、全RNAを分離した。ポリ(A)“RN Aを、オリゴ(dT)−セルロースクロマトグラフィにより精製し、グリオキサ ールで変性し、40mM3−N−モルフォリノプロパンスルホン酸を含む1.5 %アガロースゲル(pH7,0)を用いた電気泳動(20ボルト、16時間)に より寸法分画し、次いで、20xS!l;C中のキャピラリープロティングによ りゼータプローブ膜(パイオーラド(B io −Rad) )に移した。予備 交雑および交雑は、マニアテイス上掲書320頁に記載された通りに行なった。To confirm the identity of pLDLR-1, total poly(A)=RNA was isolated from semi-open kidneys and 52P-labeled plasmids were extracted from liver and liver, and nick-translated 52P-labeled plasmids were used as probes. The results were analyzed using a plot test. The RNA plot test was performed as follows. It was. Treating tissues or cells with guanidinium thionanate (mania Nice, supra, p. 196), total RNA was isolated. Poly(A) “RN A was purified by oligo(dT)-cellulose chromatography, and glyoxa 1.5 containing 40mM 3-N-morpholinopropanesulfonic acid. % agarose gel (pH 7,0) for electrophoresis (20 volts, 16 hours). Size fractionation, then 20xS! l; by capillary plotting in C The sample was transferred to a zeta probe membrane (Bio-Rad). spare Crossings and crosses were performed as described in Maniatis supra, p. 320.

副腎RNAの量を増すと、約5、5 kbのmRNAに対応する交雑シグナルが しだいに強くなった。デンシトメータ走査は、副腎RNAの所定量に付いて得ら れるシグナルは、肝臓RNAの同量に付いて得られるシグナルより9倍も強いこ とを示した。先の研究は、官能性LDL受容体活性は、牛の肝臓中のものより牛 の副腎中のものの方が約1桁高いことを示していたが、この発見は、先に議論し たmRNAの量の差に一致している。When the amount of adrenal RNA is increased, a hybridization signal corresponding to approximately 5.5 kb of mRNA increases. I gradually became stronger. Densitometer scans are obtained for a given amount of adrenal RNA. The signal obtained is nine times stronger than that obtained with the same amount of liver RNA. and showed. Previous studies have shown that functional LDL receptor activity is higher in bovine liver than in bovine liver. of the adrenal glands was about an order of magnitude higher than that in the adrenal glands, but this finding was This is consistent with the difference in the amount of mRNA.

LDL受容体の数は、培養細胞をコレステロールまたは関連ステロールの存在下 に生長させた場合、著しく減少させることができる。ポリ(A)” RNAを、 ステロールの不存在下(受容体誘導)およびステロールの存在下(受容体抑制) に生長させたヒトA−431細胞から分離し、pLDLR−1を用いたプロット により分析した。約5、5 kbのmRNAからの強い交雑シグナルが、誘導R NA中で検出され、このシグナルは、抑制RNAでは90%以上減少された。The number of LDL receptors is determined by culturing cells in the presence of cholesterol or related sterols. can be significantly reduced if grown in Poly(A)” RNA, In the absence of sterols (receptor induction) and in the presence of sterols (receptor inhibition) Plot using pLDLR-1 isolated from human A-431 cells grown in Analyzed by. A strong hybridization signal from the approximately 5.5 kb mRNA Detected in NA, this signal was reduced by more than 90% with suppressor RNA.

これらの結果は、pLDLR−1が牛LDL受容体遺伝子の少なくとも一部分の cDNA複製を含んでいることを示している。このクローンは、ATCC#39 965として寄託されている。幸いなことに、生麦容体遺伝子とヒト遺伝子との 間には、ヒト遺伝子を分離するプローブとして手配列を使用すること可能にする のに十分な相同性が存在している・これら手順を実施例2に記載する。These results indicate that pLDLR-1 contains at least a portion of the bovine LDL receptor gene. This indicates that it contains cDNA replication. This clone is ATCC #39 It has been deposited as No. 965. Fortunately, the relationship between the Namamugi carrier gene and the human gene is In between, it is possible to use hand sequences as probes to isolate human genes. These procedures are described in Example 2.

実施例2 ヒトL D L受容体遺伝子のクローニングおよび特性材はヒトLDL受容体に 付いての全長cDNAを得る方法を第1図に略解する。ローン(Lawn)ら、 セル(Cell)、15: 1157−1174(1978)の方法により、バ クテリオファージ中でクローンしたヒトゲノムライブラリーをスクリーニングす る為、部分牛cDNA (pLDLR−1)を用いた。ヒトゲノムDNAインサ ートを含む約1X106のバクテリオファージを、32p−標識化pLDLR− 1によりスクリーニングした。交雑は、それほど厳しくない条件:30%ホルム アルデヒド、5XSSC,5Xデンハート溶液、0.1%SDS (ドデシル硫 酸ナトリウム)、100 tt g/mQサーモン精子DNAおよびlμg/m I2ポリ(A)、42℃において行った。フィルターを、2XSSC,0,1% SDS中、22℃で10分間、2回洗浄し、同じ溶液中、54℃で60分間、1 回洗浄した。Example 2 Cloning of human LDL receptor gene and characteristic materials for human LDL receptor The method for obtaining the full-length cDNA attached is schematically illustrated in FIG. Lawn et al. Cell, 15: 1157-1174 (1978). Screening a human genome library cloned in cteriophages For this purpose, partial bovine cDNA (pLDLR-1) was used. human genome DNA insert Approximately 1×10 bacteriophages containing 32p-labeled pLDLR- 1 was screened. Crossing is done under less severe conditions: 30% holm Aldehyde, 5X SSC, 5X Denhardt's solution, 0.1% SDS (dodecyl sulfur Salmon sperm DNA and lμg/m I2 poly(A), carried out at 42°C. Filter, 2XSSC, 0.1% Washed twice in SDS for 10 min at 22°C and washed once in the same solution for 60 min at 54°C. Washed twice.

このヒトゲノムクローンライブラリーから、単一クローンλhlを認識した。こ れは、ヒトLDL受容体遺伝子の3°末端をコード化しているインサート11k b(キロ塩基対)を含んでいた。λhlを用いて、236bpPvuIIフラグ メントを発生させた。このフラグメントは、ヒトLDL受容体cDNAのC0O H末端に付いての特異プローブとして働いた。A single clone λhl was recognized from this human genome clone library. child This is insert 11k encoding the 3° end of the human LDL receptor gene. b (kilo base pair). 236bp PvuII flag using λhl caused a ment. This fragment is the C0O of human LDL receptor cDNA. It served as a specific probe for the H-terminus.

cDNAライブラリーは、オカヤマおよびバーブ、モレキュラー・アンド・セル ラー・バイオロジー、−;;:−二 l 6 ]−170(1982)の方法に より、ヒト胎児副腎ポリ(A)” RNAから構成された。クローニング反応で は、市販の酵素、2μgのポリ(A)”RNA51.5μgのdT−テイル化p cDV1ベクタ−プライマーおよび0.52pmolのdG−ティル化リンカ− を用いた。ニジエリチア・コリHBIOIへの形質転換に続いて、プラスミドc DNAを約3X105形質転換体から分離し、オヵヤマおよびバーブ、モレキュ ラー・アンド・セルラー・バイオロジー、3: 280−289 (1983) のサブライブラリー法により、より長いcDNAを富化した(6〜10kb)。The cDNA library is available from Okayama and Barb, Molecular & Cell. According to the method of Ra Biology, -;;:-2 l 6 ]-170 (1982) It was composed of human fetal adrenal poly(A)'' RNA. was a commercially available enzyme, 2 μg of poly(A)” RNA, 51.5 μg of dT-tailed p cDV1 vector primer and 0.52 pmol dG-tylated linker was used. Following transformation into N. coli HBOI, plasmid c DNA was isolated from approximately 3 x 105 transformants and isolated from Okayama, Barb, Molecule. Cell and Cellular Biology, 3: 280-289 (1983) Longer cDNAs were enriched (6-10 kb) by the sublibrary method.

ヒトLDL受容体cDNAを、2つのプローブ、すなわち、牛LDL受容体蛋白 質のN Hを末端に存在するAsn −G lu −Phe −G lu −C ys −Glu配列から誘導された32ヘプタデカマーから成る5°−特異オリ ゴヌクレオチド種およびヒトゲノムクローンλhl (上述)から誘導した15 8bpCOOH末端情報配列(エクソン)を含む3“−特異236塩基対Pvu IIフラグメントを用いて、同定した。オリゴヌクレオチドは、ホスポルアミダ イト(phosphorai+1dite)法により合成されたものであり、マ ーク・シラー(Mark Zoller) (コールド・スプリング・ハーバ− ・ライブラリー)およびレイ・マクドナルド(1”Lay MacDonald )(テキサス・ヘルス・サイエンス・センター(Texas Health 5 cienceCenter)、ダラス在)から供給された。レプリカフィルター をスクリーニングし、2396の組換え体中、5つのコロニーは、5′−および 3゜−特異プローブについて陽性であった。これらのクローン中量も長いcDN Aインサートを持つプラスミド(4,9kb)を、pi 01と命名した。Human LDL receptor cDNA was transduced with two probes, namely bovine LDL receptor protein. Asn-Glu-Phe-Glu-C with a quality NH at the end A 5°-specific oriform consisting of 32 heptadecamers derived from the ys-Glu sequence. 15 derived from Gonucleotide species and human genome clone λhl (described above). 3”-specific 236 base pair Pvu containing 8bp COOH terminal information sequence (exon) Identification was made using the II fragment. Oligonucleotide is phosporamide It was synthesized by the phosphorai + 1 dite method, and Mark Zoller (Cold Spring Harbor) ・Library) and Ray MacDonald (1”Lay MacDonald ) (Texas Health Science Center (Texas Health 5) Science Center, Dallas). replica filter were screened, and among 2396 recombinants, 5 colonies were 5'- and It was positive for the 3°-specific probe. These clones also have long cDNAs. The plasmid (4.9 kb) with the A insert was named pi01.

plotのcDNAインサートのヌクレオチド配列は、LDL受容体mRNAの コード化領域の5°末端を含んでいないことが分かった。このcDNAのヌクレ オチド配列分析により、5°−オリゴヌクレオチドプローブは、蛋白質の極端な NHt末端に対応する領域とは交雑しなかったことが分かった。むしろ、プロー ブは、コード化領域内に生じたN Hを末端配列の不完全反復と交雑していた。The nucleotide sequence of the cDNA insert in the plot is that of LDL receptor mRNA. It was found that the 5° end of the coding region was not included. This cDNA nucleus Otide sequence analysis reveals that the 5°-oligonucleotide probe It was found that there was no hybridization with the region corresponding to the NHt terminus. Rather, pro The NH generated within the coding region was hybridized with an incomplete repeat of the terminal sequence.

オープン読取フレームがpl。Open reading frame pl.

l中のcDNAインサートの極端な5′末端に続き、予測されたシグナル配列ま たは開始メヂオニンコドンの形跡は無かった。Following the extreme 5' end of the cDNA insert in l, the predicted signal sequence or or there was no evidence of an initiating medionin codon.

コード化領域の残部を得る為、plol中のcDNAの5°末端に近い配列に対 応するオリゴヌクレオチドを調製し、鋳型としてヒト胎児副腎ポリ(A)” R NAを用いたプライマーエクステンションを行った。I)BR322中のヒト胎 児副腎ポリ(A)” RNAからプライマーエクステンディッドcDNAライブ ラリーを構成す為、mRNA鎖の相補であり、plolのcDNAインサートの 5°末端から63ヌクレオチドが生じた20塩基の合成オリゴヌクレオチドを用 いた。このライブラリーを、plolのcDNAインサートの5°末端から8ヌ クレオチドが生じた20塩基の第2ヌクレオチドによりスクリーニングした。ス クリーニングした1044の組換え体の内、p203と命名した1つのプラスミ ドは、そのcDNAインサートが83ヌクレオチドについてplolと重複して おり、ヒトLDL受容体+nRNAのほぼ5°末端近くまで延長されていること が確認された。To obtain the remainder of the coding region, the sequence near the 5° end of the cDNA in plol was A corresponding oligonucleotide was prepared, and human fetal adrenal poly(A)”R was used as a template. Primer extension using NA was performed. I) Human fetus in BR322 Primer Extended cDNA Live from Child Adrenal Poly(A)” RNA To compose the library, it is complementary to the mRNA strand and the plol cDNA insert. A 20-base synthetic oligonucleotide with 63 nucleotides from the 5° end was used. there was. This library was inserted 8 nucleotides from the 5° end of the plol cDNA insert. Screening was performed using a 20 base second nucleotide resulting in a cleotide. vinegar Among the 1044 recombinants cleaned, one plasmid named p203 The cDNA insert overlaps with plol by 83 nucleotides. and extends almost to the 5° end of human LDL receptor + nRNA. was confirmed.

はぼ全長のcDNAを構成する為、plolとp203の適切な部分をリゲート する必要がある(第2図)。便利な制限酵素部位が少ない故に、このリゲーショ ンは、次のように、数回の部分消化と、2つの中間体プラスミドの調製を必要と する。To construct full-length cDNA, appropriate parts of plol and p203 are ligated. (Figure 2). Due to the lack of convenient restriction enzyme sites, this ligation The procedure requires several partial digestions and the preparation of two intermediate plasmids, as follows: do.

ヒトLDL受容体mRNAの完全翻訳領域を含むc D N Aは、重複したH glAl部位を介してp203のインサートとptotのインサートとを接合す ることにより構成した。構成は、3回の部分消化、3回のマルチフラグメントリ ゲーションおよび2つの中間体プラスミドを含んでいた。cDNA, which contains the complete translated region of human LDL receptor mRNA, contains duplicated H Joining the p203 insert and the ptot insert via the glAl site. It was constructed by The composition consists of 3 partial digestions and 3 multi-fragment retrievals. , and two intermediate plasmids.

p203を、Pstlにより部分消化し、次いでPvullにより完全に消化し て341bpのフラグメントを生成した。pr、lからHindllT−Pst l (518bp)を精製したが、これは、SV40ヴイールスの初期領域ブロ モターおよび切り継ぎ信号を含んでいた(第2図ならびにオカヤマおよびバーブ 、1983参照)。これら2つのフラグメントをリゲートし、PBR322のH indlII−Pvu11部位にクローン化した。この中間体プラスミドをpH Plと命名した。pt 01の5゛末端からの394 bp Hg1AI−Ec oRIフラグメントを、p203の3′末端からの105bp Pvull−H giA1フラグメントと混合し、EcoR1−PvuII消化pBR322にリ ゲートした。この中間体プラスミドを1)EPIと命名した。1)EPIを、P vuIIにより部分消化し、次いで、EcoRlにより完全に消化して、499 bp PvuIl−EcoR1フラグメントを生成した。このDNA7ラグメン トを、pHPIからの859bp H4ndllI−PvuIIインサートと、 かつ3° 85%のcDNAならびにクローニングベクターに対応するpi O 1の7 kb H1ndI[I −EcoRlフラグメントと、リゲートした。p203 was partially digested with Pstl and then completely with Pvull. A 341 bp fragment was generated. pr, l to HindllT-Pst 1 (518 bp), which is an initial region block of the SV40 virus. Included motor and switching signals (see Figure 2 and Okayama and Barb , 1983). These two fragments were ligated and the PBR322 H Cloned into the indlII-Pvu11 site. This intermediate plasmid was It was named Pl. 394 bp from the 5′ end of pt01 Hg1AI-Ec The oRI fragment was inserted into a 105 bp Pvull-H fragment from the 3' end of p203. giA1 fragment and ligated into EcoR1-PvuII digested pBR322. Gated. This intermediate plasmid was named 1) EPI. 1) EPI, P Partially digested with vuII and then completely with EcoRl to give 499 bp PvuIl-EcoR1 fragment was generated. This DNA7 Ragmen with the 859 bp H4ndllI-PvuII insert from pHPI, and 3° piO corresponding to 85% cDNA and cloning vector The 7 kb H1ndI[I-EcoRl fragment of 1 was ligated.

最後のpLDLR−2と命名した8、4kbプラスミドは、SV40配列に結合 した、ヒトLDL受容体の全長cDNA複製を含んでいた(第2図)。The final 8.4 kb plasmid, named pLDLR-2, was linked to the SV40 sequence. It contained a full-length cDNA copy of the human LDL receptor (Figure 2).

この遺伝子操作の結果は、pLDLR−2であり、これは、ヒトLDし受容体m RNA (ATCC#39966)の全コード化領域、全3゛−未翻訳領域およ び5°未翻訳領域の少なくとも一部分に対応する5 、 3 kbcDNAイン サートを含むプラスミドであった。The result of this genetic manipulation is pLDLR-2, which represents the human LD receptor m All coding regions of RNA (ATCC #39966), all 3-untranslated regions and and a 5,3 kb cDNA integer corresponding to at least a portion of the 5° untranslated region. It was a plasmid containing SERT.

pLDLR−2のcDNAインサートは、マキサム(Maxam)およびギルバ ート(G 11bert) 、メソッヅ・イン・エンザイモロジ−(Meth。The cDNA insert of pLDLR-2 was derived from Maxam and Gilba. (G11bert), Methods in Enzymology (Meth.

Enzymol、 )、65: 499−500 (+980)ならびにサンガ ー(S anger)ら、プロシーディンゲス・オブ・ナショナル・アカデミ− ・オブ・サイエンシーズ。ニー・ニス・エイ(Proc、 Natl、 Aca d、 Sci。Enzymol, ), 65: 499-500 (+980) and Sanga (S Anger) et al., Proceedings of the National Academy -Of Sciences. Ni Nis A (Proc, Natl, Aca d.Sci.

USA)、L±: 5463−5767 (1977)の方法により配列決定さ れた。ヒトLDL受容体cDNAに付いて決定されたヌクレオチド配列を、対応 受容体蛋白質の予測されたアミノ酸配列と共に、第3図に示す。第3図に示した 配列の5°末端の5°側では、プラスミドpLDLR−2は、クローニング反応 中にヘアピンルーズの形成から生じたと思われる無関係なりNAを含んでいる。USA), L±: 5463-5767 (1977). It was. The nucleotide sequence determined for the human LDL receptor cDNA is It is shown in FIG. 3 along with the predicted amino acid sequence of the receptor protein. Shown in Figure 3 5° to the 5° end of the sequence, plasmid pLDLR-2 It contains an unrelated NA that seems to have arisen from the formation of a hairpin loose.

この無関係DNAの存在は、この発明により開示された診断目的におけるこのc DNAの有用性には、全く影響を与えない。The presence of this extraneous DNA makes this cDNA useful for the diagnostic purposes disclosed by this invention. It does not affect the usefulness of the DNA in any way.

実施例3 正常LDL受容体遺伝子に対応するゲノム組換えクローンの分離ヒトLDL受容 体遺伝子の3°末端をスパンしているゲノムクローンを、バクテリオファージベ クター、λシャロン(Charon) 4A中で構成したゲノムライブラリーか ら分離した。ライブラリーは、バーバード大学(Harvard Univer sity)のマニアティス氏(T 、 Maniatis)から提供された。組 換えファージは、牛およびヒトLDL受容体のcDNAプローブである32P− 標識化pLDLR−1およびpLDLR−2によりスクーニングした(それぞれ 実施例1および2参照)。交雑は、厳格な条件:50%ホルムアルデヒド、5x SSPE (1xssPE=0゜18MNaCf2/10mMNaHtPO4、 pH7,4/2mMEDTA)、5×デンハート溶液、o、i%SDS、100 μg/m(2サーモン精子DNAおよび1μg/m(!ポリ(A)において、4 2℃で16時間行った。フィルターは、2xSSC(1xssc=0.15MN aCl210.015Mクエン酸ナトリウム)、0.1%SDS中、22℃、1 0分間で2回、および0゜1xSSCおよび0.1%SDS中、60’C12時 間またはそれ以上で1回洗浄した。洗浄したフィルターを風乾し、コダックMA R−5フィルムおよびデュポン・クロネックス・ライティング・プラス・インテ ンシファイイング(DuPont Cronex Lighting Plus  I ntensifying)スクリーンを用いて、−70℃でオートラジオ グラフィに付した。Example 3 Isolation of a genomic recombinant clone corresponding to the normal LDL receptor gene Human LDL receptor A genomic clone spanning the 3° end of the body gene was isolated using bacteriophage vectors. Genomic library constructed in 4A It was separated from The library is located at Harvard University. provided by Mr. Maniatis (T. set The recombinant phage contains 32P-, a cDNA probe for bovine and human LDL receptors. Screened with labeled pLDLR-1 and pLDLR-2 (respectively See Examples 1 and 2). Crossing was carried out under strict conditions: 50% formaldehyde, 5x SSPE (1xssPE=0゜18MNaCf2/10mMNaHtPO4, pH 7, 4/2mM EDTA), 5x Denhardt's solution, o, i% SDS, 100 μg/m (2 salmon sperm DNA and 1 μg/m (! poly(A), 4 The test was carried out at 2°C for 16 hours. The filter is 2xSSC (1xssc=0.15MN aCl210.015M sodium citrate) in 0.1% SDS, 22°C, 1 2 times for 0 minutes and 12 hours at 60'C in 1x SSC and 0.1% SDS. Washed once or more in between. Air dry the washed filter and use Kodak MA R-5 film and DuPont Chronex Lighting Plus Intel (DuPont Cronex Lighting Plus) autoradio at -70°C using a I attached it to the graph.

第6図に示した正常LDL受容体遺伝子の3′末端は、上記の方法で得られたえ クローン:λ33−2、λ33−1.お゛よびλht上に含まれていた。第6図 に示した正常LDL受容体遺伝子の制限地図は、エクソンおよびIVS領域(介 在配列または「イントロン」)の両方も示していることに注意されたい。「エク ソン」なる用語は、mRNAに「転写」され、最終的に成熟mRNAとして細胞 質中に現れる遺伝子の範囲を意味する。ある1つの遺伝子は、多数のエクソンを 有しており、それらが、−緒になって、構造遺伝子を作っている。エクソンは、 遺伝子内では、「介在配列」またはIVS領域と呼ばれる領域により離されてい る。IVS領域は、DNAの最初のr(NA転写へと転写される。しかしながら 、エクソンとは違い、■■S領域は、最初の転写の範囲外で処理され、従って、 究極の蛋白質生産物には表現されない。The 3' end of the normal LDL receptor gene shown in Figure 6 was obtained using the method described above. Clones: λ33-2, λ33-1. It was included on ゛ and λht. Figure 6 The restriction map of the normal LDL receptor gene shown in Note that both existing sequences (or "introns") are also shown. "Ex The term ``son'' refers to the term ``transcribed'' into mRNA and ultimately released into the cell as mature mRNA. It refers to the range of genes that appear in the plasma. One gene has many exons Together, they make up structural genes. Exon is Within genes, they are separated by regions called "intervening sequences" or IVS regions. Ru. The IVS region is transcribed into the first r(NA) transcript of the DNA. However, , unlike exons, ■■S regions are processed outside the scope of initial transcription and are therefore It is not expressed in the ultimate protein product.

)、 33−2中のDNAインザートは、約12kbで、エクソンA、 Bおよ びCをコードしている。λ33−1中のインサートは、約11kbで、エクソン D、EおよびFをコードしている。そして、λhl中のインサートは、約11k bで、エクソンEおよびFをコードしている・第4A図に示した”P−cDNA プローブは、LDL受容体遺伝子の以下の領域に対応しているニブローブ2〜5 は、第6図において約40kbのDNAとして示されているLDL受容体遺伝子 の5°末端中のエクソンと交雑する;プローブ6は、エクソンCと交雑する;プ ローブ7は、エクソンFの5′半分と交雑する;およびプローブ8と9は、エク ソンFの3°半分と交雑する。エクソンCは、受容体の酸素結合糖領域(アミノ 酸残基693〜749)をコードする;エクソンDは、酸素結合糖領域と膜スパ ン領域との間の領域および膜スパン領域を構成する22アミノ酸の8個(残基7 50〜775)をコードする;エクソンEは、膜スパン領域の残りおよび細胞質 領域を構成する50アミノ酸の39個(残基776〜928)をコードする;エ クソンFは、受容体蛋白質の細胞質領域の末端11アミノ酸(残基829〜83 9)およびmRNAの3°未翻訳領域をコードする。), the DNA insert in 33-2 is approximately 12 kb and contains exons A, B and and C code. The insert in λ33-1 is approximately 11 kb and contains an exon. Coded D, E and F. And the insert in λhl is about 11k b, encodes exons E and F. ``P-cDNA shown in Figure 4A The probes include nilobes 2 to 5, which correspond to the following regions of the LDL receptor gene. is the LDL receptor gene shown as approximately 40 kb of DNA in Figure 6. Probe 6 hybridizes with exon in the 5° end of; probe 6 hybridizes with exon C; Lobe 7 hybridizes to the 5' half of exon F; and probes 8 and 9 hybridize to the 5' half of exon F; Crossed with 3° half of Son F. Exon C contains the oxygen-binding sugar region (amino exon D encodes acid residues 693-749); exon D encodes the oxygen-binding sugar region and the membrane spa Eight of the 22 amino acids (residue 7 50-775); exon E encodes the remainder of the membrane-spanning region and the cytoplasm. Encodes 39 of the 50 amino acids (residues 776 to 928) that make up the region; Xon F is the terminal 11 amino acids (residues 829-83) of the cytoplasmic region of the receptor protein. 9) and encodes the 3° untranslated region of mRNA.

実施例4 家族性高コレステロール血症の患者の症例研究PHを持つ家族のLDL受容体に 付いての構造遺伝子における突然変異を特徴付ける為、実施例2および3に開示 した組換えクローンを使用することを、この実施例は記載する。指標ケースは、 若い男子(B、H,)であり、以下、PH274と命名する。彼は、同型接合型 FHの臨床的特徴を全て有している。事前の機能的研究により、PH274から 得た培養線維芽細胞は、+′I−標識化LDLと正常量の約3分の1の量で結合 されたことが分かった。しかし、PH274の受容体は、被覆ピットではクラス ター化せず、従って、結合されたLDLを細胞内に移送しなかった。すなわち、 PH274は、機能的には、「インターナライゼーション(1nternali zation)欠陥」突然変異と分類される。P H274の親戚から得た線維 芽細胞の研究により、彼は、2つの異なる突然変異アレルを遺伝してことが分か った。インターナライゼーション欠陥受容体をコードしているアレルは、彼の母 親から遺伝され、機能的受容体蛋白質を作らない無(または休止)アレルは、彼 の父親から遺伝されたことが分かった。Example 4 A case study of a patient with familial hypercholesterolemia. Disclosed in Examples 2 and 3 to characterize mutations in the associated structural genes. This example describes the use of recombinant clones. The indicator case is He is a young male (B, H,) and will be named PH274 hereafter. he is homozygous It has all the clinical features of FH. From PH274 through preliminary functional research The obtained cultured fibroblasts bound +'I-labeled LDL in an amount that was approximately one-third of the normal amount. I found out that it was done. However, the receptor for PH274 is classified as a class in coated pits. and therefore did not transport bound LDL into the cells. That is, PH274 is functionally known as "internalization". zation) defective mutations. Fibers obtained from relatives of P H274 By studying blast cells, he discovered that he had inherited two different mutant alleles. It was. The allele encoding the internalization defective receptor was found in his mother A null (or dormant) allele that is inherited from a parent and does not produce a functional receptor protein It turned out that he had inherited it from his father.

PH274の培養線維芽細胞の予備的生合成研究により、インターナライゼーシ ョン欠陥アレルによりコードされたLDL受容体蛋白質は、正常の受容体より約 10000ダルトンだけ分子量が小さいことが分かった。従って、この突然変異 の研究は、PH274および彼の家族から得たゲノムDNAを分析することから 始めた。以下に記述するように、突然変異遺伝子は、2つのエクソンを完全にか つ1つのエクソンを部分的に取り除く大きな欠失を受けていることを見い出した 。Preliminary biosynthesis studies using cultured fibroblasts of PH274 have shown that internalization is possible. The LDL receptor protein encoded by the defective allele is approximately It was found that the molecular weight was 10,000 Daltons lower. Therefore, this mutation The study began by analyzing genomic DNA obtained from PH274 and his family. I started. As described below, the mutant gene has two exons completely removed. found that the patient had a large deletion that partially removed one exon. .

PH274に付いて本発明を実施して発見された欠失突然変異は、2つの反復D NA要素:すなわち、受容体の膜スパン領域をコードしていの原因となっている のであろうと考えられる。遺伝子の1つの領域からのAlu配列は、他の領域か らのAluと、クロス交雑することがあり、DNA中にループを形成する。従っ て、この「ループ」が遺伝子から除かれて不完全な遺伝子を残した場合に、欠失 が起こる。The deletion mutation discovered in carrying out the present invention for PH274 consists of two repeats D NA element: that is, encodes the membrane-spanning region of the receptor and is responsible for It is thought that this may be the case. Alu sequences from one region of a gene can be isolated from other regions. It may cross-hybridize with other Alu, forming loops in the DNA. follow If this "loop" is removed from the gene, leaving an incomplete gene, the deletion happens.

生成した突然変異遺伝子は、PH274の場合、膜スパン領域および細胞質領域 を失った切りつめられたLDL受容体を生産する。これら切りつめられた受容体 の大部分は、細胞から隠されるが、それらの幾つかは、細胞の外表面に結合した ままである。この位置で、それらはLDLと結合することができるが、細胞質領 域が欠けているので、これら受容体は被覆ピットにクラスターし、LDLを細胞 内へ運び込むことができFH患者における欠失突然変異を示す為の本発明の好ま しい態様では、サザン・プロットとしてしられている既知の技術を使用する。簡 単に説明すると、サザン・プロットは、患者のゲノムDNAをまず分離し、各フ ラグメントに分け、アガロースゲルを用いて電気泳動的に分離する方法である。In the case of PH274, the generated mutant gene has a membrane span region and a cytoplasmic region. produces a truncated LDL receptor that has lost the These truncated receptors Most of them are hidden from the cell, but some of them are bound to the outer surface of the cell. It remains as it is. In this position they can bind LDL, but the cytoplasmic domain These receptors cluster in coated pits and transfer LDL to cells. Preferences of the invention for demonstrating deletion mutations in FH patients A preferred embodiment uses a known technique known as a Southern plot. simple Simply explained, a Southern blot involves first separating a patient's genomic DNA and then This is a method of separating the fragments into fragments and electrophoretically separating them using agarose gel.

ゲルから得られたDNAパターンを、次に、安定なマトリックス上に「印刷」す る。LDL受容体遺伝子に対応するこれらフラグメントのパターンは、その後、 標識化したLDL受容体cDNAまたはゲノムプローブを印刷したマトリックス と交雑し、標識により遺伝子パターンを視覚化することにより、見えるようにす ることができる。The DNA pattern obtained from the gel is then "printed" onto a stable matrix. Ru. The pattern of these fragments corresponding to the LDL receptor gene is then Matrix printed with labeled LDL receptor cDNA or genomic probe By crossbreeding with and visualizing the genetic pattern with markers, we can make everything visible. can be done.

最初のDNAのフラグメント化を行う際、好ましくはDNAは、制限エンドヌク レアーゼにより、より小さいDNAフラグメントに消化される。しかしながら、 唯一必要なことは、選択した方法がゲノムDNAを再現可能に同じフラグメント パターンに開裂できなければならないということである。このようにして、同等 に開裂された遺伝子フラグメントは、たとえばフラグメント長さによって分離さ れた時、再現性あるパターンを示す。従って、それぞれのLDL遺伝子パターン におけるシフトを検出する為に、被験者からのLDL受容体遺伝子フラグメント を対照者の対応フラグメントと比較するだけでよい。対照パターンと比べて被験 者のLDL受容体遺伝子フラグメントのシフトは、遺伝子中の突然変異の徴候で あろう。When performing the initial DNA fragmentation, preferably the DNA is fragmented with restriction endonucleotides. Digested by lyase into smaller DNA fragments. however, The only requirement is that the chosen method reproducibly generate the same fragments of genomic DNA. That is, it must be able to be cleaved into patterns. In this way, the equivalent Gene fragments cleaved into fragments are separated by e.g. fragment length. When tested, it shows a reproducible pattern. Therefore, each LDL gene pattern LDL receptor gene fragments from subjects to detect shifts in simply compare it with the corresponding fragment of the control person. The test pattern compared to the control pattern. A shift in the LDL receptor gene fragment in humans is a sign of a mutation in the gene. Probably.

り発現された遺伝子突然変異を示し得ることを決定した。しかしながら、将来の 研究では、他の制限酵素を使用することが必要となるかも知れない、と考えられ る。従って、ある場合には、特定の欠失に対する正しい酵素を発見する為に、酵 素の性能試験が有用であろう。当業者は、そのような消化の性能試験が必要であ ろうことを認識するであろう。It was determined that this could represent an expressed gene mutation. However, future It is believed that research may require the use of other restriction enzymes. Ru. Therefore, in some cases it may be difficult to find the correct enzyme for a particular deletion. A raw performance test would be useful. Those skilled in the art will recognize the need for such digestive performance testing. You will recognize that you are deaf.

D N Aをフラグメント化した後、生成したフラグメントを、次に、個々のフ ラグメントが相互に分離されているパターンに分離する。DNAフラグメントを 分離するのに好ましい方法は、DNAをアガロースゲルミックス中で電気泳動に 付して大きさ別にすることである。アガロースゲル電気泳動は、当該技術分野で は周知の手法である。しかし、たとえばカラムクロマトグラフィまたは密度勾配 遠心を含む他の分離技術を用いることも可能である。ゲル電気泳動技術は、分離 されたフラグメントの見掛はサイズの正確な決定を可能にし、かつ分離されたフ ラグメントの取り扱いを容易にするような方法でフラグメントの分離を行うこと ができる点で有用である。さらに、ゲルマトリックス中に存在するLDL受容体 遺伝子フラグメントは、以下により詳細に説明するサザン・プロット法により直 接見ることができる。After fragmenting DNA, the generated fragments are then divided into individual fragments. Separate into patterns in which fragments are separated from each other. DNA fragment A preferred method for separation is to electrophorese the DNA in an agarose gel mix. This is to separate the items by size. Agarose gel electrophoresis is known in the art. is a well-known method. But for example column chromatography or density gradient Other separation techniques can also be used, including centrifugation. Gel electrophoresis technology separates The appearance of separated fragments allows accurate determination of size and separation of fragments in a manner that facilitates fragment handling; It is useful in that it allows you to Additionally, LDL receptors present in the gel matrix Gene fragments were directly identified by Southern blotting, which is described in more detail below. You can have a close look.

第4B図は、正常な細胞およびPH274から得たゲノムDNAをXbalで消 化し、いくつかのeDNAプローブと交雑した後の、サザン・プロットを示す。Figure 4B shows that genomic DNA obtained from normal cells and PH274 was erased with Xbal. A Southern plot is shown after conversion and hybridization with several eDNA probes.

より詳しくは、サザン・プロット交雑は、以下のように行なわれた。ゲノムDN A (4μg)を、示された対象からの線維芽細胞の培養物から分離しくマニア ナイス、上掲書)、Xba I (−ニーイングランド・バイオラブズ(New  England Biolabs) ) 、緩衝液A(40mM)リスアセテ ート、3mMNatEDTA、20o+MNaOAc、および18mMNaC( !、pH8,15)を含む1%アガロース中で電気泳動に付し、浸透圧拡散によ りニトロセルロース紙に移した(マニアナイス、上掲書)。紙を、50%ホルム アミド、1%SDS、5×デンハート溶液、5xSSPEおよび100μg/m Qニジエリシア・コリDNA中で3!P−標識化プローブを用いずに42℃で1 時間予備交雑した後、同じ溶液中、適当な5tp−標識化cDNAプローブ(2 〜4 X 10’cpm/mのと共に42℃で培養した。交雑の後、紙を、1% SDSおよび2XSSCにより、23℃で15分間洗浄し、次いで、1%SDS および0.1X5SC(プローブl交雑に付いて)または1%SDSおよび0. 5SSC(プローブ2〜9に付いて)中、68℃で4時間洗浄した。フィルター を、−70℃で24時間、増強スクーン付きX線フィルムに露光した。プローブ lおよび8を用いた代表的なプロット交雑を第4B図に示す。More specifically, Southern plot crosses were performed as follows. Genome DN A (4 μg) was isolated from cultures of fibroblasts from the indicated subjects. Nice, above), Xba I (-New England Biolabs) England Biolabs)), buffer A (40mM) lysacetate salt, 3mM NatEDTA, 20o+MNaOAc, and 18mM NaC ( ! Electrophoresis was performed in 1% agarose containing 1% chloride, pH 8, 15), and osmotic diffusion was performed. and transferred to nitrocellulose paper (Mania Nice, supra). paper, 50% holm Amide, 1% SDS, 5x Denhardt's solution, 5x SSPE and 100 μg/m Q 3 in Elysia coli DNA! 1 at 42°C without P-labeled probe. After precrossing for an hour, the appropriate 5tp-labeled cDNA probe (2 Cultured at 42°C with ~4 x 10' cpm/m. After crossbreeding, paper, 1% Washed with SDS and 2X SSC for 15 min at 23°C, then 1% SDS and 0.1X5SC (for probe l hybridization) or 1% SDS and 0. Washed in 5SSC (for probes 2-9) for 4 hours at 68°C. filter was exposed to intensified screened X-ray film at -70°C for 24 hours. probe A representative plot cross using 1 and 8 is shown in Figure 4B.

LDL受容体遺伝子を地図化する為に用いた31p−標識化cDNAプローブの サイズおよび位置を、第4A図に塗り潰した棒により示し、1〜9の番号を付す 。プローブ1 (2本鎖DNA)は、pi O1がらの、2.1kbEcoRI −Sμリフラグメントと3種の異なる0 、 9 kbBamHI−XhoIフ ラグメントの混合物であり、これらは、−緒になって、遺伝子の翻訳領域の殆ど をスパンした。フラグメントは、ポリアクリルアミドゲル電気泳動および電気溶 離により精製し、次いで、ファインバーブ(P einberg)およびフォー ゲルシュタイン(V ogelstein)、アナリティカル・バイオケミスト リー(Anal、 Biochem、 )、±32: 6−13 (1983) に記載の通り、ランダムへキサヌクレオチドプライミングに上り3fpで標識化 した。プローブ2〜9は、チャーチ(Church)およびギルバート(G 1 1bert) 、プロシーデインダス・オブ・ナショナル・アカデミ−拳オブ・ サイエンス、ニー・ニス・エイ、81: 1911−1995 (1984)の 方法により、pLDLR−2のM13サブクローンから、均一に31p−標識化 された約100ヌクレオチド長さの1本鎖DNAとして調製した。全プローブは 、少なくとも5 X 10 scpm/μgの特性放射能を有していた。31p-labeled cDNA probe used to map the LDL receptor gene. Size and location are indicated by filled bars in Figure 4A and numbered 1-9. . Probe 1 (double-stranded DNA) is a 2.1 kb EcoRI from piO1 -Sμ fragment and three different 0, 9 kb BamHI-XhoI fragments. a mixture of fragments that together cover most of the translated region of a gene. spanned. Fragments were analyzed by polyacrylamide gel electrophoresis and electrolysis. Purified by separation, then by fine barb (Peinberg) and four V ogelstein, Analytical Biochemist Lee (Anal, Biochem, ), ±32: 6-13 (1983) Labeled with 3fp after random hexanucleotide priming as described in did. Probes 2-9 are Church and Gilbert 1 bert), Proceedings of the National Academy - Fist of Science, N.N.A., 81: 1911-1995 (1984). The method uniformly 31p-labeled the M13 subclone of pLDLR-2. The DNA was prepared as a single-stranded DNA with a length of approximately 100 nucleotides. All probes are , had a characteristic radioactivity of at least 5 x 10 scpm/μg.

簡潔に述べると、プローブ2を調製する為、メッシング(Messing)、メ ソッズ・イン・エンザイモロジー、101工: 20−78 (1983)に記 載されているように、ヌクレオチド267〜1080(第3図)を含むDNAフ ラグメントをバクテリオファージM13mp9ベクターにクローンした。均一に 32P−標識化された約100塩基長さの1本鎖DNAプローブは、チャーチお よびギルバート、上掲書の方法により得たクローンから、M+3万能プライマー 、および3つの未標識化デオキシヌクレオヂドならびに1つのアルファー32p −標識化デオキシヌクレオチドの存在下にプライマーを延長する為のDNAポリ メラーゼIのクレノー(K Ienow)フラグメントを用いて、調製した。得 られた放射性プライマー延長物質を、沸騰、変性用アクリルアミドゲル上でのサ イズ分画、電気溶出により鋳型(テンプレート)から変性し、次いで、直接プラ イマーとして用いた。プローブ3〜9は、鋳型として第3図の配列の異なる領域 を含むM13クローンを用いる以外は同様の手順で調製した。Briefly, in order to prepare probe 2, meshing, Sods in Enzymology, No. 101: 20-78 (1983). A DNA fragment containing nucleotides 267 to 1080 (Figure 3) as shown. The fragment was cloned into the bacteriophage M13mp9 vector. evenly A 32P-labeled single-stranded DNA probe approximately 100 bases in length was prepared by Church et al. M+3 universal primer from clones obtained by the method of J. and Gilbert, supra. , and three unlabeled deoxynucleotides and one alpha 32p - DNA polynucleotide for primer extension in the presence of labeled deoxynucleotides It was prepared using the Klenow fragment of merase I. profit The radioactive primer extender was boiled and placed on a denaturing acrylamide gel. denatured from the template by size fractionation, electroelution, and then directly plated. Used as an immer. Probes 3 to 9 use different regions of the sequence shown in Figure 3 as templates. It was prepared using the same procedure except for using the M13 clone containing .

第3図を参照して説明すると、プローブ3は、はぼヌクレオチド番号719〜2 544を含み、プローブ4は、はぼヌクレオチド番号267〜1078を含み、 プローブ5は、はぼヌクレオチド番号1573〜3486を含み、プローブ6は 、はぼヌクレオチド番号2154〜2544を含み、プローブ7は、はぼヌクレ オチド番号2545〜3948を含み、プローブ8および9は、はぼヌクレオチ ド番号4508〜496た後の正常細胞およびPH274からのゲノムD N  Aのサザン・プロットを示す。プローブlは、LDL受容体mRNAの翻訳領域 の殆どをスパンしたcDNAの混合物である(第4A図)。このプローブを正常 人からのXbal−消化ゲノムDNAと交雑させると、A、CおよびDで示され る3つの帯が23kb、10kbおよび7kbにそれぞれ観察される(第4B図 )。これら正常な帯とBで示される付加的な13kbの帯の全ては、PH274 のゲノムDNAに存在している。これらの発見は、PH274の突然変異アレル の1つは、正常な制限パターンを持つのに対し、他のアレルは帯Bを生じさせる ことを示唆している。Referring to FIG. 3, probe 3 has nucleotide numbers 719 to 2. 544, probe 4 contains nucleotide numbers 267-1078, Probe 5 contains nucleotide numbers 1573-3486, and probe 6 contains nucleotide numbers 1573-3486. , contains nucleotide numbers 2154 to 2544, and probe 7 contains nucleotide numbers 2154 to 2544. Containing nucleotide numbers 2545-3948, probes 8 and 9 are Genome DN from normal cells and PH274 after code numbers 4508-496 A Southern plot of A is shown. Probe 1 is the translated region of LDL receptor mRNA It is a mixture of mostly spanned cDNAs (Fig. 4A). This probe successfully When crossed with Xbal-digested genomic DNA from humans, the results are shown in A, C, and D. Three bands are observed at 23 kb, 10 kb and 7 kb, respectively (Fig. 4B). ). All of these normal bands and an additional 13 kb band designated B are PH274 present in the genomic DNA of These findings suggest that the mutant allele of PH274 one has a normal restriction pattern, whereas the other allele gives rise to band B. It suggests that.

帯Bを発生さ仕るDNAセグメントを局在化させる為、XbaI消化物を、LD L受容体cDNAに対応する短いDNAフラグメントによりプローブした(プロ ーブ2〜9、第4A図)。プローブ2〜5は、正常およびPH274DNAにお いて、交雑して同一の帯となった。プローブ6.8および9(プローブ7は除く )は、交雑して、PH274では異常な13kb帯になった。帯Bがプローブ7 とは交雑せず、プローブ7のいずれの側のプローブ(すなわち、プローブ6.8 および9)とも交雑することから、このフラグメントは、プローブ7に含まれる mRNAをコードする領域を包含するDNAの欠失から生じているものと考えら れる。この欠失は、隣接DNAフラグメントを融合して13kbの単一フラグメ ント、すなわち帯Bの発生を伴った少なくとの1つのXba1部位の除去を恐ら く含んでいるのであろう。In order to localize the DNA segment responsible for the generation of band B, the XbaI digest was probed with a short DNA fragment corresponding to the L receptor cDNA (probe 2-9, Figure 4A). Probes 2-5 are used in normal and PH274 DNA. They interbred and became the same band. Probes 6.8 and 9 (excluding probe 7) ) were hybridized to form an unusual 13kb band in PH274. Band B is probe 7 probes on either side of probe 7 (i.e. probe 6.8 and 9), this fragment is included in probe 7. This is thought to result from a deletion in the DNA that includes the mRNA-encoding region. It will be done. This deletion was created by fusing adjacent DNA fragments to create a single 13kb fragment. The removal of at least one Xba1 site with the occurrence of band B It probably includes a lot of things.

PH274により表現された特有の突然変異が、他のFH患者でも見い出される 突然変異の唯一の型であると解釈されることは決してない。Unique mutations expressed by PH274 are also found in other FH patients It is never to be interpreted as the only type of mutation.

従って・プローブ2〜5はPH274に付いては変化したLDL受容体遺伝子フ ラグメントパターンを示すことはできなかったが、これらプローブは、他のFH 患者における他の突然変異を検出するのにを用であろう。プローブ2〜5は、受 容体遺伝子の5°半分と交雑する。従って、受容体遺伝子のこの領域に発生した 突然変異は、プローブ2〜5を用いて検出されるであろう。同様に、プローブ7 は帯りと交雑するので(第4A図)、この遺伝子領域に発生した突然変異の検出 に有用であろう。Therefore, Probes 2 to 5 are the altered LDL receptor gene profiles for PH274. Although unable to show a fragmentation pattern, these probes were similar to other FH It may be useful to detect other mutations in patients. Probes 2 to 5 are Cross with 5° half of the body gene. Therefore, the occurrence of this region of the receptor gene Mutations will be detected using probes 2-5. Similarly, probe 7 crosses with Obi (Fig. 4A), so mutations occurring in this gene region can be detected. would be useful.

帯Bが、母方の(インターナライゼイション欠陥)アレルまたは父方の(無)ア レルのいずれから生じたかを決定する為に、2人の親から得たゲノムDNAのX bal消化を行った。第5図は、母親のDNAには帯Bが存在するが、父親の方 には存在しないことを示しており、これは、欠失がインターナライゼイション欠 陥アレルに存在していたことを示しLDL受容体遺伝子中の突然変異の存在を検 出することができ、それによりそのような突然変異を特異的に詳細に調べられ、 同定することができる方法を提供する点で、本発明は有用であることを、以下の 実験により示す。Band B is caused by the maternal (internalization defective) allele or the paternal (absent) allele. Genomic DNA obtained from two parents to determine which of the two parents it originated from bal digestion was performed. Figure 5 shows that band B exists in the mother's DNA, but the father's This indicates that the deletion is not an internalization defect. The presence of a mutation in the LDL receptor gene was detected, indicating that it was present in the defective allele. can be used to specifically examine such mutations in detail. The following shows that the present invention is useful in providing a method capable of identifying Shown by experiment.

ゲノム組換えクローンおよびLDL受容体cDNAプローブを用いるサザン・プ ロット法を採用して、PH患者の詳細な制限地図を作ることができる。これらの 遺伝子地図化技術は、現在、当該分野では当業者によく知られている。PH27 4について作られた特定の地図を第6図に示す。第6図は、正常LDL受容体遺 伝子とPH274からの欠失担持遺伝子の3°末端の制限地図を比較している。Southern PCR using genomic recombinant clones and LDL receptor cDNA probes The lot method can be adopted to create a detailed restriction map of PH patients. these Genetic mapping techniques are now well known to those skilled in the art. PH27 A specific map made for 4 is shown in Figure 6. Figure 6 shows the normal LDL receptor gene. The restriction maps of the 3° end of the gene and the gene carrying the deletion from PH274 are compared.

下方の尺度は、ゲノムDNAの長さをキロ塩基単位で示している。正常LDL受 容体遺伝子の構成は、図の上方に示されている。エクソンは、塗り潰したセグメ ントおよび大文字により表されている。介在配列(IVS)は、空白のセグメン トおよび小文字により表されている。IVScおよびエクソンF中のAlu反復 配列が示されている。PH274における遺伝子欠失を規定するのに用いる制限 酵素認識部位が示されている。The lower scale indicates the length of the genomic DNA in kilobases. Normal LDL reception The composition of the patient genes is shown at the top of the figure. Exons are filled-in segments. is represented by an asterisk and an uppercase letter. Intervening sequences (IVS) are blank segments. represented by uppercase and lowercase letters. Alu repeats in IVSc and exon F The array is shown. Restrictions used to define gene deletions in PH274 Enzyme recognition sites are shown.

正常受容体遺伝子の制限地図は、3種のゲノムクローン(λ33−2、λ33− 1.λhl)の研究から作られた。PH274中の遺伝子の地図は、Xbalフ ラグメントメン第4B図および第5図)を含むλFH274−10から作られた (以下参照)。制限地図の上または下の塗り潰された棒は、D N A配列決定 に使用した正常および突然変異遺伝子のセグメントを表す。The restriction map of the normal receptor gene consists of three genomic clones (λ33-2, λ33- 1. It was created from the research of λhl). The gene map in PH274 is Made from λFH274-10 containing fragment membranes (Figures 4B and 5) (See below). Filled bars above or below the restriction map indicate DNA sequencing. Represents the normal and mutant gene segments used.

λF)1274−10を得る為、PH274の線維芽細胞からのゲノムDNA5 70μgを調製し、Xba11700単位で消化した。消化されたDNAを、フ ェノール/クロロホルムにより、次いでクロロホルムにより抽出し、70%エタ ノールおよび86a+Mfi¥酸ナトリウムにより沈澱させ、緩衝液B(10m Mトリス塩酸および1mM Na*EDTA、pH7,5)に溶解させた。DN A(80μg)をXballOO単位により再消化し、緩衝液Aを含む1%低ゲ ル化温度アガロースゲル(ベセスダ・リサーチ・ラボラトリーズ(Bethes da Re5earch Laboratories) )に加え、40V、4 ℃で72時間、電気泳動に付した。電気泳動後、9〜23kbにわたるDNAフ ラグメントを含むゲルの2mmmmラスライス10抽出し、濃縮し、緩衝液B2 0μQに溶解した。各DNA画分の少量(4μm2)、F)(274からのX句 l消化ゲノムDNA5μgおよび寸法マーカーフラグメントを、緩衝液Aを含む 0.8%アガロースゲルの個々のレーンに加え、35V、23℃で16時間、電 気泳動に付した。Genomic DNA5 from fibroblasts of PH274 to obtain λF)1274-10. 70 μg was prepared and digested with Xba11700 units. The digested DNA is Extracted with phenol/chloroform, then chloroform and 70% ethane. Buffer B (10 m M Tris-HCl and 1mM Na*EDTA, pH 7.5). D.N. A (80 μg) was re-digested with XballOO units and diluted with 1% low agarose gel (Bethesda Research Laboratories) In addition to 40V, 4 Electrophoresis was performed at ℃ for 72 hours. After electrophoresis, DNA fragments ranging from 9 to 23 kb were Extract 10 2 mm mm slices of gel containing fragments, concentrate, and buffer B2. Dissolved in 0μQ. A small amount (4 μm) of each DNA fraction, F) (X clause from 274 5 μg of digested genomic DNA and size marker fragments in buffer A. Add to individual lanes of a 0.8% agarose gel and incubate for 16 hours at 35V and 23°C. It was subjected to pneumophoresis.

DNAは、上述のように、ニトロセルロース紙に移され 5ap−標識化プロー ブlと交雑された。得られたオートラジオグラムは、異常13kbXba!フラ グメント(フラグメントB、第4図)を含んだ両分を認識した。この画分(10 0ng)からの残りのDNAは、λシャロン35のXbaT消化アーム500n gと混合し、T4DNAリガーゼ(二ニー・イングランド・バイオラブズ)49 0単位と共に、14℃で72時間培養した。リゲート化物質を、イン・ビトロで 、λフアージ粒子(アマ−ジャム(Amersham) )中に包み込んで、全 量で6,7xlO”のプラーク形成単位を得た。このライブラリーを、31p− 標識化クローン8(第1図)によりスクリーンした。このプローブ8は、対応す る正常フラグメント(7kb)は見える組換えファージを発生するには小さすぎ るので、異常フラグメントのみを検出するものと予想された。1つの組換えクロ ーンが確認され(λFl(274−10)、さらにプラーク精製を1サイクル行 った後に分離した。λPI(274−10への13kbインサートを、精製DN Aから分離し、psP65(プロメガ・バイオチク(P romegaBiot ea) )にサブクローン化し、制限エンドヌクレアーゼの地図化の為に用いた 。DNA was transferred to nitrocellulose paper and treated with 5ap-labeled probe as described above. It was crossed with Bull. The obtained autoradiogram shows an abnormal 13kbXba! Hula Both fragments containing the fragment (Fragment B, Figure 4) were recognized. This fraction (10 The remaining DNA from the 500n T4 DNA ligase (Ninny England Biolabs) 49 g 0 units at 14° C. for 72 hours. ligated substances in vitro. , encased in lambda phage particles (Amersham) Amount of 6,7×1O” plaque-forming units was obtained. This library was used as a 31p- Screening was performed using labeled clone 8 (Figure 1). This probe 8 is compatible with The normal fragment (7kb) is too small to generate visible recombinant phages. Therefore, it was expected that only abnormal fragments would be detected. one recombinant clone The pattern was confirmed (λFl(274-10)) and one cycle of plaque purification was performed. separated after being separated. A 13 kb insert into λPI (274-10) was added to the purified DN psP65 (Promega Biot ea)) and used for mapping of restriction endonucleases. .

第6図は、IVS c中のPvu11部位およびエクソン中の5st1部位が、 正常遺伝子のクローン化フラグメントでは約5、8 kb離されているが、PH 274の遺伝子のクローン化フラグメントでは約0、6 kbL、か離されてい ないことを示している。さらに、Pvu11部位と5st1部位との間の数種の 制限酵素部位が、クローン化されたPH274遺伝子からは失われていることが 示されている。これらのデータは、上述したゲノムのサザン・プロットによる診 断を確認するものであり、さらに、DNAの5kbがPH274遺伝子から欠失 したことを示唆したものである。Figure 6 shows that the Pvu11 site in IVSc and the 5st1 site in the exon are The cloned fragments of the normal gene are separated by about 5 to 8 kb, but the PH The cloned fragments of the 274 genes are separated by approximately 0.6 kbL. It shows that there is no. Furthermore, several species between the Pvu11 site and the 5st1 site The restriction enzyme site was missing from the cloned PH274 gene. It is shown. These data were analyzed using the genomic Southern plot described above. This test confirms the deletion of 5kb of DNA from the PH274 gene. This suggests that he did.

欠失は、IVScの3゛末端、エクソンDおよびEの全部ならびにそれらを分離 しているIVS、およびエクソンFの5°末端を含んでいた。The deletion separated the 3′ end of IVSc, all of exons D and E, and IVS, and the 5° end of exon F.

5′お上び3°の破壊点の位置およびPH274中の欠失結合の構造を正確に決 定する為、第6図の棒により区切られた遺伝子のクローン化部分のヌクレオチド 配列を決定した。これら配列から、欠失結合は、反対方向に配向されたΔb種の 2つの反復要素間で起こっていることが分かつた。欠失結合の5°側は、IVS e中のAlu配列から誘導された。欠失結合の3°側は、エクソンF中の逆に配 向しAlu配列から誘導された。The location of the 5′ and 3° break points and the structure of the deletion bond in PH274 were precisely determined. To identify the nucleotides of the cloned portion of the gene delimited by the bars in Figure 6. The sequence was determined. From these sequences, the deletion linkage indicates that the oppositely oriented Δb species It turns out that this is happening between two repeating elements. The 5° side of the deletion bond is IVS was derived from the Alu sequence in e. The 3° side of the deletion junction is located oppositely in exon F. was derived from the Alu sequence.

第2のPH患者に付いて、本発明を用いて試験を行ったが、この患者のLDL受 容体遺伝子の欠失を発見することはできなかった。この働者のLDL受容体遺伝 子における欠失は、点突然変異に起因するものと考えられる。欠失突然変異に起 因しない欠陥は、別の出願に記載する本発明の改良および拡張により検出するこ とができる。A second PH patient was tested using the present invention, and this patient's LDL No deletion of the condition gene could be detected. This worker's LDL receptor genetics The deletion in the offspring is likely due to a point mutation. Caused by deletion mutation Defects that are not caused by the I can do it.

反復DNA配列間の組換えは、欠失の原因であると仮定されるが、本発明者らの 知識によれば、そのような再配列は、真核生物細胞では報告されていない。最も よく特性付けられた哺乳類欠失突然変異、すなわちヒトアルファーおよびベータ ーグロビン遺伝子に起こる突然変異において、欠失破壊点の1つは、卸配列中で しばしば起こるが、他の破壊点は、これまで常にDNAの非反復配列中で起こっ ていた。Although recombination between repetitive DNA sequences is hypothesized to be responsible for deletions, our According to knowledge, such rearrangements have not been reported in eukaryotic cells. most Well-characterized mammalian deletion mutations, namely human alpha and beta -In mutations that occur in the globin gene, one of the deletion points is located in the wholesale sequence. Other breakpoints, although frequent, have always occurred in unique sequences of DNA. was.

本発明を実施する為に好ましい方法であると発明者らが考える例に付いて、本発 明を説明してきた。しかし、決してそれらが本発明を実施する唯一の態様である ことを意味しているのではない。たとえば、制限酵素XbaIはPH274が持 つ特定の突然変異を示すのには有用であったけれども、他のPH患者のある突然 変異を示すには、他の制限酵素が必要であろう。同様に、本発明者らは、サザン ・プロット法が、LDL受容体遺伝子フラグメントのパターンを表す為の最良の 方法であると考えているが、他の方法も採用でき、本発明の範囲に含まれると考 えるべきである。たとえば、フラグメントをカラムクロマトグラフィにより分離 し、カラムから溶離されてくる際に遺伝子フラグメントの存在を分析することも 可能である。同様に、本発明を実施する際に使用したプローブは放射性標識され ていたが、放射性標識が、プローブを検知可能にする為の唯一の方法であると考 えてはならない。たとえば、DNA交雑プローブは、雷同位体により標識化して もよく、あるいは、ビオチンのようなリガンドを結合することにより標識化して もよい。一般に、独立して検知できる特異的に結合できるリガンドはいずれも使 用することができる。これらおよび他のあらゆる変更は、以下の請求の範囲に含 まれると考えなければならない。The present invention provides examples of what the inventors believe to be a preferred method for carrying out the invention. I have explained the light. However, they are by no means the only modes of carrying out the invention. I don't mean that. For example, the restriction enzyme XbaI has PH274. Although useful in demonstrating one specific mutation, certain sudden changes in other PH patients Other restriction enzymes may be required to indicate mutations. Similarly, we found that Southern ・The plotting method is the best method for representing the pattern of LDL receptor gene fragments. However, other methods may be employed and are considered to be within the scope of the invention. should be For example, fragments can be separated by column chromatography. However, it is also possible to analyze the presence of gene fragments as they elute from the column. It is possible. Similarly, the probes used in practicing the present invention are radiolabeled. However, radiolabeling was considered the only way to make the probe detectable. Must not be allowed. For example, DNA hybridization probes can be labeled with lightning isotopes. Alternatively, it can be labeled by binding a ligand such as biotin. Good too. In general, any ligand capable of specifically binding that can be detected independently can be used. can be used. These and any other modifications are included within the scope of the following claims. You have to think that it will happen.

開示された特定のケースは、欠失から生じた突然変更であるが、本発明を更に拡 張することにより、単一ヌクレオチド変化を含む他の種類の原因から生じる突然 変異も検知することができる。後者は、制限酵素開裂部位の損失または獲得に結 び付く場合、サザン・ゲル・プロットで直接検知することができる。単一ヌクレ オチド変化も、cDNAの配列に対応した化学合成オリゴヌクレオチドに対する 短いセグメントのcDNAとの還元交雑により検知することができる。弱くされ た交雑は、突然変異体および正常DNA配列が、相互に交雑した後に、「融解」 または解離することにより検知することができる。そのような異常な融解挙動は 、熱、低イオン強度、または尿素およびホルムアミドのような交雑DNAの鎖を 解離する薬品に対する感受性の増加として検知される。従って、本発明は、LD L受容体遺伝子のあらゆる可能な突然変異の診断に有用である。Although the specific case disclosed is an abrupt change resulting from a deletion, it is possible to extend the invention further. sudden changes resulting from other types of causes, including single nucleotide changes. Mutations can also be detected. The latter results in loss or gain of restriction enzyme cleavage sites. If it does, it can be directly detected using a Southern gel plot. single nucleus Otide changes also occur in chemically synthesized oligonucleotides that correspond to the cDNA sequence. It can be detected by reductive hybridization with short segments of cDNA. weakened Hybridization occurs after the mutant and normal DNA sequences have crossed with each other and are then "melted". Alternatively, it can be detected by dissociation. Such abnormal melting behavior , heat, low ionic strength, or hybridized DNA strands such as urea and formamide. Detected as increased sensitivity to dissociating drugs. Therefore, the present invention provides LD It is useful in diagnosing all possible mutations of the L receptor gene.

I剛−・1ll−^p−−1舗t+、、PcT/IJS 85102461AN NEX TQ τF、E INTERNATIONAL 5EARCF、REP ORT 0NINTERNATIONAL APPLICAτIoN No、  PCT/US 8510246m (SA 11738)Igo-・1ll-^p--1店t+,, PcT/IJS 85102461AN NEX TQ τF, E INTERNATIONAL 5EARCF, REP ORT NINTERNATIONAL APPLICAτIoN No,  PCT/US 8510246m (SA 11738)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.ヒトLDL受容体蛋白質をコードする第2DNA配列の少なくとも交雑可能 部分に対して相補的である第1DNA配列を有して成る組換えDNA転移ベクタ ー。 2.第1DNA配列が、ヒトLDL受容体mRNAの少なくとも交雑可能部分に 対して相補的であるcDNA配列として更に規定される請求の範囲第1項記載の 組換えDNA転移ベクター。 3.第1DNA配列が、第3図のDNA配列の少なくとも交雑可能部分として更 に規定される請求の範囲第1項記載の組換えDNA転移ベクター。 4.第1DNA配列が、第3図のDNA配列の少なくとも交雑可能部分として更 に規定される請求の範囲第2項記載の組換えDNA転移ベクター。 5.組換えプラスミドとして更に規定される請求の範囲第1項記載の組換えDN A転移ベクター。 6.組換えバクテリオファージとして更に規定される請求の範囲第1項記載の組 換えDNA転移ベクター。 7.プラスミドpLDLR−2として更に規定される請求の範囲第5項記載の組 換えDNA転移ベクター。 8.バクテリオファージがバクテリオファージλ33−1として更に規定される 請求の範囲第6項記載の組換えDNA転移ベクター。 9.バクテリオファージがバクテリオファージλ33−2として更に規定される 請求の範囲第5項記載の組換えDNA転移ベクター。 10.バクテリオファージがバクテリオファージλhIとして更に規定される請 求の範囲第5項記載の組換えDNA転移ベクター。 11.ヒトLDL受容体蛋白質をコードする第2DNA配列の少なくとも交雑可 能部分に対して棺桶的である第1DNA配列を有して成る組換えDNA転移ベク ターを有する細菌株。 12.第1DNA配列が、ヒトLDL受容体mRNAの少なくとも交雑可能部分 に対して相補的であるcDNA配列として更に規定される請求の範囲第1項記載 の組換えDNA転移ベクター。 13.第1DNA配列が、第3図のDNA配列の少なくとも交雑可能部分として 更に規定される請求の範囲第11項記載の細菌株。 14.細菌株が、ATCC#39966として確認される請求の範囲第11項記 載の細菌株。 15.第3図のアミノ酸配列をコードするDNA配列を有するものとして更に規 定される請求の範囲第1項記載の組換えDNA転移ベクター。 16.ヒトLDL受容体蛋白質をコードする第2DNA配列の少なくとも交雑可 能部分に対して相補的である第1DNA配列を有して成るDNA配列。 17.第1DNA配列が、ヒトLDL受容体mRNAの少なくとも交雑可能部分 に対して相補的であるcDNA配列として更に規定される請求の範囲第16項記 載のDNA配列。 18.第1DNA配列が、第3図のDNA配列の少なくとも交雑可能部分として 更に規定される請求の範囲第16項記載のDNA配列。 19.第1DNA配列が、第3図のDNA配列の少なくとも交雑可能部分として 更に規定される請求の範囲第17項記載のDNA配列。 20.第1DNA配列が、第4A図のプローブ番号1、2、3、4、成るものと して規定される請求の範囲第22項記載の方法。 25.DNAフラグメントの分離が、フラグメントをゲルマトリックスを用いた 電気泳動に付すこととして更に規定される請求の範囲第22項記載の方法。 26.ゲルマトリックスが、アガロースゲルマトリックスまたはポリアクリルア ミドゲルマトリックスとして更に規定される請求の範囲第25項記載の方法。 27.DNAフラグメントの分離が、DNAフラグメントをクロマトグラフィー 分離に付すこととして更に規定される請求の範囲第22項記載の方法。 28.DNAフラグメントの分離が、DNAフラグメントを速度沈降に付すこと として更に規定される請求の範囲第22項記載の方法。 29.予備選択された制限エンドヌクレアーゼが、XbaIである請求の範囲第 22記載の方法。 30.LDL受容体遺伝子に対応するDNAフラグメントのパターンの確認が、 標識化LDL受容体遺伝子DNAフラグメントを、段階(b)5、6、7、8ま たは9である請求の範囲第16項記載のDNA配列。 21.第1DNA配列が、第4A図のプローブ番号1、6、8または9である請 求の範囲第16項記載のDNA配列。 22.人のLDL受容体遺伝子の突然変異を診断する方法であって、(a)人の 細胞からのDNAを分断し、(b)段階(a)のDNAフラグメントを、それら の物理化学的性質に従ってパターンに分離し、(c)LDL受容体遺伝子に対応 するDNAフラグメントのパターンを確認し、(d)正常LDL受容体遺伝子D NAフラグメントのパターンと比較して段階(c)のパターンにおける変化を確 認することにより突然変異を診断することから成る方法。 23.DNAの分断が、予備選択された制限エンドヌクレアーゼによりDNAを 消化することとして更に規定される請求の範囲第22項記載の方法。 24.物理化学的性質が、分子量または全電荷の少なくとも1つからで分離され たDNAフラグメントパターンと交雑させ、標識を用いて交雑フラグメントのパ ターンを確認することとして更に規定される請求の範囲第22項記載の方法。 31.標識が放射線標識であり、オートラジオグラフィーにより交雑フラグメン トのパターンを確認する請求の範囲第30項記載の方法。 32.DNAフラグメントが、ヒトLDL受容体蛋白質をコードする第2DNA 配列の少なくとも交雑可能部分に対して相補的である第1DNA配列の少なくと も交雑可能部分を含んで成る請求の範囲第30項記載の方法。 33.DNAフラグメントが、プラスミドpLDLR−2のcDNAインサート から誘導されたDNAの交雑可能部分を含んで成る請求の範囲第30項記載の方 法。 34.DNAフラグメントが、ヒトLDL受容体mRNAの少なくとも交雑可能 部分に対して相補的であるcDNAの少なくとも交雑可能部分を含んで成る請求 の範囲第30項記載の方法。 35.DNAフラグメントが、第3図のDNA配列の少なくとも交雑可能部分を 含んで成る請求の範囲第30項記載の方法。 36.DNAフラグメントが、プラスミドpLDLR−2の少なくとも交雑可能 部分を含んで成る請求の範囲第30項記載の方法。 37.DNAフラグメントが、バクテリオファージλ33−1の少なくとも交雑 可能部分を含んで成る請求の範囲第30項記載の方法。 38.DNAフラグメントが、バクテリオファージλ33−2の少なくとも交雑 可能部分を含んで成る請求の範囲第30項記載の方法。 39.DNAフラグメントが、バクテリオファージλh1の少なくとも交雑可能 部分を含んで成る請求の範囲第30項記載の方法。 40.DNAフラグメントが、第4A図のプローブ番号1、2、3、4、5、6 、7、8または9である請求の範囲第30項記載の方法。 41.DNAフラグメントが、第4A図のプローブ番号1、6、8または9であ る請求の範囲第30項記載の方法。[Claims] 1. At least the second DNA sequence encoding the human LDL receptor protein can be hybridized. A recombinant DNA transfer vector comprising a first DNA sequence complementary to a portion of -. 2. The first DNA sequence is at least a hybridizable portion of human LDL receptor mRNA. of claim 1 further defined as a cDNA sequence complementary to Recombinant DNA transfer vector. 3. The first DNA sequence is replaced as at least a hybridizable portion of the DNA sequence of FIG. A recombinant DNA transfer vector according to claim 1 as defined in claim 1. 4. The first DNA sequence is replaced as at least a hybridizable portion of the DNA sequence of FIG. The recombinant DNA transfer vector according to claim 2, defined in . 5. Recombinant DNA according to claim 1, further defined as a recombinant plasmid. A transfer vector. 6. The composition of claim 1 further defined as a recombinant bacteriophage. Replacement DNA transfer vector. 7. The set of claim 5 further defined as plasmid pLDLR-2. Replacement DNA transfer vector. 8. The bacteriophage is further defined as bacteriophage λ33-1. The recombinant DNA transfer vector according to claim 6. 9. The bacteriophage is further defined as bacteriophage λ33-2. The recombinant DNA transfer vector according to claim 5. 10. The bacteriophage is further defined as bacteriophage λhI. The recombinant DNA transfer vector according to item 5. 11. At least a hybridizable second DNA sequence encoding human LDL receptor protein A recombinant DNA transfer vector comprising a first DNA sequence that is coffin-like to the functional part. Bacterial strains with tar. 12. the first DNA sequence is at least a hybridizable portion of human LDL receptor mRNA; Claim 1 further defined as a cDNA sequence complementary to recombinant DNA transfer vector. 13. The first DNA sequence is at least a hybridizable portion of the DNA sequence in FIG. A bacterial strain according to claim 11 as further defined. 14. Claim 11, wherein the bacterial strain is identified as ATCC #39966 bacterial strains. 15. Further defined as having a DNA sequence encoding the amino acid sequence shown in Figure 3. The recombinant DNA transfer vector according to claim 1, wherein the recombinant DNA transfer vector is 16. At least a hybridizable second DNA sequence encoding human LDL receptor protein A DNA sequence comprising a first DNA sequence that is complementary to a functional moiety. 17. the first DNA sequence is at least a hybridizable portion of human LDL receptor mRNA; Claim 16 further defined as a cDNA sequence complementary to The DNA sequence of 18. The first DNA sequence is at least a hybridizable portion of the DNA sequence in FIG. A DNA sequence according to claim 16 as further defined. 19. The first DNA sequence is at least a hybridizable portion of the DNA sequence in FIG. A DNA sequence according to claim 17 as further defined. 20. The first DNA sequence consists of probe numbers 1, 2, 3, and 4 in Figure 4A. 23. The method of claim 22, defined as: 25. Separation of DNA fragments using a gel matrix 23. The method of claim 22, further defined as subjecting to electrophoresis. 26. If the gel matrix is an agarose gel matrix or polyacrylic 26. The method of claim 25 further defined as a midgel matrix. 27. Separation of DNA fragments is performed by chromatography of DNA fragments. 23. The method of claim 22 further defined as subjecting to separation. 28. Separation of DNA fragments involves subjecting the DNA fragments to velocity sedimentation. 23. The method of claim 22, further defined as: 29. Claim 1, wherein the preselected restriction endonuclease is XbaI. 22. The method described in 22. 30. Confirmation of the pattern of DNA fragments corresponding to the LDL receptor gene The labeled LDL receptor gene DNA fragment is added to step (b) 5, 6, 7, 8 or 17. The DNA sequence according to claim 16, which is 21. If the first DNA sequence is probe number 1, 6, 8 or 9 in Figure 4A, The DNA sequence according to item 16. 22. A method for diagnosing a mutation in a human LDL receptor gene, the method comprising: (a) a human LDL receptor gene mutation; Divide the DNA from the cells and (b) separate the DNA fragments from step (a) into their (c) corresponds to the LDL receptor gene. (d) normal LDL receptor gene D Confirm changes in the pattern of step (c) by comparing with the pattern of the NA fragment. A method consisting of diagnosing a mutation by identifying 23. DNA fragmentation is performed by pre-selected restriction endonucleases. 23. The method of claim 22, further defined as digesting. 24. The physicochemical properties are separated from at least one of molecular weight or total charge. the pattern of the hybridized fragment using a label. 23. The method of claim 22, further defined as confirming a turn. 31. The label is a radiolabel and autoradiography detects hybrid fragments. 31. The method according to claim 30, for confirming a pattern of marks. 32. The DNA fragment is a second DNA encoding human LDL receptor protein. at least one of the first DNA sequences that is complementary to at least a hybridizable portion of the sequence; 31. The method of claim 30, further comprising a hybridizable portion. 33. The DNA fragment is a cDNA insert of plasmid pLDLR-2. The method according to claim 30, comprising a hybridizable portion of DNA derived from Law. 34. The DNA fragment is at least hybridizable with human LDL receptor mRNA. A claim comprising at least a hybridizable portion of a cDNA that is complementary to a portion The method according to item 30. 35. The DNA fragment includes at least a hybridizable portion of the DNA sequence in Figure 3. 31. The method of claim 30, comprising: 36. The DNA fragment is at least hybridizable with plasmid pLDLR-2. 31. The method of claim 30, comprising: 37. The DNA fragment is at least hybridized with bacteriophage λ33-1. 31. The method of claim 30, comprising a possible portion. 38. The DNA fragment is at least hybridized with bacteriophage λ33-2. 31. The method of claim 30, comprising a possible portion. 39. The DNA fragment is at least hybridizable to bacteriophage λh1. 31. The method of claim 30, comprising: 40. The DNA fragments are probe numbers 1, 2, 3, 4, 5, and 6 in Figure 4A. , 7, 8 or 9. 41. If the DNA fragment is probe number 1, 6, 8 or 9 in Figure 4A. 31. The method according to claim 30.
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